WO2016116685A1 - Manivelle electrique de winch - Google Patents

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WO2016116685A1
WO2016116685A1 PCT/FR2016/050081 FR2016050081W WO2016116685A1 WO 2016116685 A1 WO2016116685 A1 WO 2016116685A1 FR 2016050081 W FR2016050081 W FR 2016050081W WO 2016116685 A1 WO2016116685 A1 WO 2016116685A1
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WO
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crank
main body
handle
motor
output shaft
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Application number
PCT/FR2016/050081
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English (en)
Inventor
Bruno RABU
Original Assignee
Chrysadev
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Filing date
Publication date
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Priority to EP20176335.6A priority patent/EP3718949A1/fr
Priority to US15/544,787 priority patent/US10358324B2/en
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Priority to US16/437,149 priority patent/US10858226B2/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/74—Capstans
    • B66D1/7463—Accessories
    • B66D1/7468—Handles
    • B66D1/7478—Powered handles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/74—Capstans
    • B66D1/7463—Accessories
    • B66D1/7468—Handles
    • B66D1/7473—Handles with locking means

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of nautical equipment and more particularly accessories used on sailboats. It more specifically relates to an electric crank for a winch.
  • a sailing boat comprises one or more devices called "winch" which are winches around which a rope winds / unfolds for the purpose including tapping or hoist a sail.
  • cranks for maneuvering these winches including motorized cranks offering the operator the opportunity to perform a maneuver either manually or motorized.
  • the passionate operator of sailing can also by means of these cranks, finish the maneuver manually and thus to feel the associated sensations.
  • electric winch cranks comprising a gripping handle, an electric motor powered by a battery and a transmission mechanism driven by the output shaft of the engine and allowing the rotation of the coupling means of the winch.
  • cranks for the passage of the electric crank from a motorized mode to a manual mode and vice versa.
  • the locking means are activated / deactivated by means of a control member, in this case an electric button, which is located at the opposite end of the gripping handle of the crank.
  • a control member in this case an electric button, which is located at the opposite end of the gripping handle of the crank.
  • this type of motorized cranks may have certain disadvantages. Indeed, during frequent maneuvers of listening curtain, halyard halyard, or maneuver windlass, during a manual maneuver, the operator causes the rotation of the crank by pulling and pushing with both hands on the handle in order to have maximum strength. It is often found, arriving at the end of effort, in an uncomfortable position for which the solicitation of the muscles of the body is maximum.
  • a motorized crank comprising an electric motor accompanied by a mechanical gear, and a handle. It is in particular described the presence of a push button mounted on the fixed shaft of the handle. This button, located on the handle, allows to operate the engine. However, the control of the direction of rotation of the crank is located at a distance from the handle, in this case on the housing. The operator must therefore release a hand of the handle to operate this command, thus losing time, precision, and imposing greater effort on the operator.
  • This crank also includes a detachable ratchet lock system, located at the opposite end of the handle, and which serves to facilitate its manual use.
  • One of the objectives of the invention is to facilitate the angular repositioning of the crank during frequent movements of the sail by introducing a control member accessible directly on the handle and allowing the actuation of the brake system while keeping both hands on the handle grip.
  • the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a winch crank comprising:
  • a main body including an electric motor controlled by an electronic circuit
  • a grip handle disposed at one end of the main body and pivotable about itself relative to said main body;
  • the winch crank is characterized by a brake system being mounted on the output shaft of the engine.
  • the brake system can act directly on the engine when switching from a manual mode to a motorized mode and vice versa.
  • the handle comprises a control member adapted to generate control commands to the electronic circuit for actuating the brake system.
  • This electronic circuit advantageously comprises a microprocessor on an electronic card, and is located in the main body of the crank being powered by a battery.
  • a crank also comprises a transmission device comprising a first portion secured to the gripping handle which is connected to the control member, and a second portion, in turn, secured to the main body, electrically connected to the electronic circuit, allowing the transmission commands generated by the control member, including during the rotation of the handle relative to the main body.
  • the transmission device makes it possible to ensure the transmission of the instruction, generated by the pressure exerted on the control member, to the electronic circuit integrated in the main body of the crank, even if the handle turns on herself in relation to this crank.
  • the transmission device can be made in different ways, and can be either a rotating commutator with friction contacts, a device of magnetically coupled coils without contact, or a radiocommunication system.
  • the transmission device is a rotating commutator
  • the position and the state of the various control elements, whether they are dry contacts or potentiometers are transmitted through the commutator directly to the electronic card which manages the transmission. actuating the brake system and the engine.
  • the transmission device operates without contact, for example when using a pair of magnetically coupled coils, the physical quantities corresponding to the state of the control members are transmitted by electromagnetic induction.
  • the transmission of these signals requires energy to enable the shaping of these signals, and the magnetic coupling of these coils also makes it possible to transmit electrical energy from the main body which encloses the battery which constitutes the source of electrical energy. from the crank.
  • a second microprocessor is present on a secondary electronic card which is located within the handle. This microprocessor is connected to the control members to detect their positions, and it ensures the coding and the emission of the setpoint generated by the actuation of a control member towards the main electronic card present in the main body, through the rotary transmission device operating by induction. This transmission can be done by injecting a modulated current into the coil integral with the rotating handle.
  • this modulated current is detected and decoded by the main board.
  • the main board via the generation of an alternating voltage, and its modulation, preferably in a remote frequency band, makes it possible to transmit energy from the main body to the secondary electronic card implanted in the handle grasping.
  • the communication between the secondary card and the main card is completely wireless.
  • each of the main and secondary cards is connected or integrates a circuit that encodes information to be transmitted and decodes the information that is to be received.
  • An autonomous power source can then be present at the secondary card, inside the handle. This energy source can be renewable because connected to a solar energy harvesting device, for example, or mechanical to take advantage of the movement of the handle with respect to the main body.
  • the handle may include an additional control member adapted to control the power supply of the electric motor.
  • this crank also makes it possible to adjust the rotational speed of the electric motor, directly from the handle, in order to facilitate and improve the realization of frequent maneuvers.
  • the transmission device ensures the proper transmission of the instruction to the electronic circuit.
  • the control means are positioned on the handle, with respect to the locations of the fingers of the user when the latter tightens the handle.
  • the boater when using the electric crank, the boater has direct and ergonomic access to the controls to reduce the time of the maneuver. Indeed, the boater does not need to release the handle with one hand to actuate a button at the opposite end of said crank during a maneuver that is done so continuously.
  • the brake system can be arranged in different ways with respect to the electric motor.
  • the brake system can be arranged on an output shaft located on a first side of the electric motor, the mechanical gearbox being connected to an output shaft of the engine emerging on the other side thereof.
  • the brake system can be arranged between the motor and the mechanical gearbox
  • the output shaft of the electric motor can be arranged in various positions.
  • the output shaft of the motor is mounted horizontally that is to say along the longitudinal axis of the main body of the electric crank.
  • the transmission mechanism then incorporates an angle gear mechanism for transmitting the torque along a vertical axis.
  • the mechanical gear can be directly mounted at the output of the electric motor.
  • the input shaft of the mechanical gearbox rotates at the rotational speed of the output shaft of the electric motor.
  • the angle gear is then interposed between the mechanical gear and the coupling means of the winch, which are oriented vertically.
  • the mechanical gear can also be mounted directly above the mating means of the winch with the shafts of the mechanical gearbox thus oriented vertically.
  • the angle gear is interposed between the motor and the gearbox, in this case connecting the output shaft of the horizontally oriented electric motor to the input shaft of the mechanical gearbox.
  • This angle transmission also makes it possible to reduce the speed of rotation of the input shaft of the mechanical gearbox.
  • the output shaft of the motor is arranged vertically relative to the main body of the crank. In this case, the motor, the brake system and the gearbox are all mounted vertically above the coupling means of the winch. This particular arrangement allows the reduction of the mass of the crank and concentrates the masses above the coupling means of the winch.
  • the crank may comprise a battery mounted on the main body vertically above the coupling means.
  • the operator can also, if the battery is discharged, terminate the maneuver manually, then recharge the battery, or immediately replace the empty battery with a full battery, the latter being removable.
  • Recharging the battery is done either on the boat from the internal or alternative internal electrical network when it exists, or later on shore by connection to the public grid.
  • the battery is rechargeable wirelessly and in particular by induction.
  • the charging of the battery can be done both on the boat, especially when the handle is not used and is stored on a base provided for this purpose. This base then includes an induction coil connected to a device for generating the AC voltage applied to this coil, from the electrical power source of the boat.
  • the battery can be removable or not, that is to say separable or secured to the main body. It can be recharged by a wire connection to a source of energy, or by the proximity of a source of energy using the phenomena of induction.
  • the crank can also be used without battery thanks to the presence of waterproof connections. In other words, in the case where the battery is absent, for example because it is being recharged, the crank can operate in a traditional manner, that is to say without mechanical assistance.
  • the battery is mounted at the opposite end of the gripping handle and extends prominently in the extension of the main body thereby forming a second gripping area. In this way, the operator carries the crank by these two gripping areas and thus improves the accuracy when mating / uncoupling the winch capstan.
  • the brake system is initially blocked at rest.
  • the rest is defined as the state in which the control member relating to the speed of rotation is not actuated.
  • the brake system prevents the electric motor from rotating by mechanical friction, so that the crank can be used manually.
  • the brake system may comprise continuous and smooth friction surfaces for locking, regardless of the position of the various elements of the transmission mechanism.
  • the crank comprises a control member for locking / unlocking said crank in the drum of the winch.
  • the control member When the control member is activated, the user can then engage the coupling means of the crank with those of the winch. Once the crank is engaged in the winch, the user can then release the body and the crank is locked.
  • FIG. 1 is a brief perspective view of an electric crank shown according to one embodiment of the invention, ready to be engaged in a winch capstan;
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the crank of Figure 1;
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the electric motor assembly, the transmission mechanism and the brake system of the crank of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the electric motor assembly, the transmission mechanism and the brake system of an alternative embodiment of the invention.
  • Figures 5a and 5b are bottom views of the end of the crank of Figure 2, respectively before and after branching in the winch capstan;
  • Figure 6 is a view similar to Figure 2, for an alternative embodiment of the rotary transmission device operating by induction.
  • the invention relates to a winch electric crank 1 of simple design and comfortable for its user.
  • the winch electric crank 1 has a gripping handle 2 implanted on one end of a main body 3 and coupling means 4 located at another end of the main body 3 allowing the branching of the crank 1 with the capstan of a winch 100.
  • the handle 2 comprises three control members 21, 22, 23 located opposite the location of the fingers of the operator when the latter squeezes the handle.
  • the control members 21, 22, 23 are push buttons or knobs that incorporate potentiometers and / or switches.
  • the control member 21 allows the adjustment of the motor rotation speed 32 relative to the winch.
  • the control member 22 acts on the direction of rotation of the motor 32, the control member 23 makes it possible to unlock the brake system 35.
  • the handle may comprise two control members.
  • a first control member which is a mid-point potentiometer, allows adjustment of the speed and direction of rotation of the motor.
  • Another control member makes it possible to unlock the brake system, in particular for an angular readjustment of the crank during frequent maneuvers.
  • control members have been shown in a configuration intended to facilitate the understanding of the invention, but in practice they may be positioned at other points of the handle of the crank to meet to ergonomic goals.
  • control members 21, 22, 23 are connected to electrical connection wires 24 which pass through a hollow shaft 27 to be connected to a rotating commutator 29.
  • the handle 2 is connected to the main body 3 of the crank through a hollow shaft 27 which emerges from the lower part 30 of the handle 2 and allows the coupling of the hulls of the handle 2.
  • a spi seal 25 is mounted around of the hollow shaft 27 at the junction between the handle 2 and the main body 3 of the crank 1.
  • Bearings 26, 28 are mounted on the hollow shaft 27, below the seal 25, to allow rotation of the handle 2 relative to the main body 3 of the crank 1.
  • a rotating manifold 29 is also mounted at the lower end of the hollow shaft 27.
  • This rotating manifold 29 is composed of two parts.
  • the first piece 291 is integral with the hollow shaft 27 and the second piece 292 is secured to the main body 3 of the crank 1.
  • the son 26 of electrical connection, emerging from the second portion 292 are directly connected to the electronic circuit 31 housed in the main body 3 of the crank 1.
  • the role of the rotary manifold 29 is to ensure good electrical transmission when at least one of the control members is requested by the operator.
  • the rotating manifold 29 transfers the state of the control members, which are movable relative to the body of the crank, and thus prevent the son come in turn turn on themselves and thus degrade and / or disconnect the control members and / or the electronic circuit.
  • the handle 2 is equipped with an electronic card 124, which is connected on the one hand to the control members 121 122 123, and on the other hand to the coil 130 of the rotary transmission device 121, which itself comprises a second coil 131 magnetically coupled with the coil 130.
  • This coil 131 is fixed, and itself electrically connected to the electronic card 31 for managing the operation of the engine.
  • the coil 130 is integral with the rotating handle 2, and the relative movements of the two coils 130 131 allow the passage of signals and electrical energy from one coil to another.
  • the states of the various control elements 121 122 123 are coded by the microprocessor 125 present on the card 124, whose power supply is provided by a circuit 126.
  • This circuit 126 which may be a capacitor bank, or an accumulator rechargeable, is supplied with power by the main battery 33, through alternating signals that are sent by the main board 31 to the coil 131.
  • the coupling of this coil 131 with the rotary coil 130 allows the routing of electrical energy. to the accumulator circuit 126.
  • the microprocessor 125 generates signals, by injection of a modulated current which flows in the coil 130, is thus transmitted by inductive coupling to the coil 131 and therefore to the microprocessor of the main electronic card 131 which is thus informed of the state of the different control members 121 122 123.
  • the main body 3 extends longitudinally from the gripping handle 2 to the coupling means 4 of the winch.
  • the main body 3 extends longitudinally from the gripping handle 2 to the coupling means 4 of the winch.
  • it includes the main mechanical and electrical elements that are the electronic circuit 31, the electric motor 32, the interchangeable battery 33, the mechanical gearbox 34, the brake system 35 and the gearbox mechanism 36.
  • the electric motor 32 is a low current electric motor, specifically a "brushless" motor with a power of between 450-700 W, more preferably with a power of about 500 W. Depending on the needs, the electric motor could of course be a DC motor.
  • the control member 21 controls the speed of rotation of the electric motor 32 of the crank 1.
  • the battery 33 is easily detachable from the electric crank 1 by a sliding type branch system conventional in portable electrical equipment. Thus, the replacement of a discharged battery is simple and fast. Furthermore, the battery 33 is housed in a recess 37 of the main body 3 at the end of the handle 2 with a protruding part in the extension of said main body 3 so as to form a second gripping zone 38. This second gripping zone 38 is particularly useful when the operator carries the crank 1 in order to engage it in the capstan 100 of the winch.
  • the presence of the push button 43 under the battery 33 has an ergonomic advantage for the user who enjoys easy access to the locking / unlocking system.
  • a ventilation system 39 is mounted on the output shaft of the motor 32.
  • this ventilation system 39 comprises blades 391 and an opening 392 in particular. which is fitted with the output shaft of the motor 32.
  • the ventilation system 39 and more particularly the rotation of these blades 391 causes the evacuation of heat by circulation of air inside the main body volume 3. The heat is discharged to the outside through the main body 3 of the crank 1.
  • This ventilation system 39 also allows the evacuation of the heat generated at the electronic circuit 31. Because of the the presence of a lubricant system 139 on the hollow shaft carrying the angle gear 36, and the mechanical gear 34, the circulation of the ventilation must be avoided, if possible, in this area of the crank 1.
  • the ventilation system is an electric fan which has the advantage of operating independently of the motor, because preferably controlled by the electronic circuit 31.
  • this type of fan allows on the one hand to guarantee the circulation of air within the main body regardless of the speed of rotation of the engine. It also allows a heat evacuation even after stopping the engine so as to continuously achieve the lowering of temperature in the main body.
  • the crank may also comprise a thermal diffusion device implanted in the circulation circuit, in order to improve the heat dissipation within the main body.
  • This thermal diffusion device may be, depending on the application, a set of fins or a plate made of a metallic material, typically aluminum overmolded on the body of the crank, so as to evacuate to the outside the heat captured by the diffusion device in the ventilation flow. Sealing means not shown in the figures, such as seals, flat, toric, or other, are provided at each of the mechanical and electrical connections.
  • the crank may also include an on / off switch, not shown in the figures, for the purpose of stopping or limiting power consumption when the crank is not used or does not operate in a power assistance mode.
  • this switch is mechanically coupled with the crank locking / unlocking control member within the winch. In this way, when the user initiates a maneuver coupling or uncoupling of the crank on the winch, the control electronics is activated and then deactivated after a period of non-use.
  • a signaling device, visual type diode or others, can also be integrated in order to warn the operator of a possible rise in temperature too high in the main body of the crank, thus leading to its degradation.
  • the mechanical gear 34 is located directly above the coupling means 4 of the crank 1.
  • an angle gear 36 is then interposed between the electric motor 32 and the gearbox 34.
  • the angle gear 36 makes it possible to deliver a higher torque value to the mechanical gearbox 34.
  • an angle-translation mechanism 36 in this case a conical or spiro-conical gear 36, makes it possible to ensure cooperation between the output shaft of the motor 32 and the drive shaft.
  • the bevel gear 36 comprises two pinions 361 and 3612.
  • the pinion 361 has a number of teeth, less than the pinion 3612 cooperating with the pinion. the output shaft of the motor 32, so as to increase the torque at the output of the angle gear 36.
  • the input gear 341 is mechanically coupled to the gear 361 of the mechanical gearbox 36.
  • a first bearing 362 is mounted between the pinion 361 and the main body 3. This first bearing 362 allows the rotational movement of the angle gear 36.
  • a first self-lubricating ring 41 is mounted on the pinion 361 so as to promote the movement of the rotary shaft 40 within the bevel gear 36.
  • a second bearing 365 is present on the other side of the pinion 361, facing the mechanical gearbox 34. This second bearing 365 allows the rotational guidance of the shaft 341 relative to the mechanical gearbox 34.
  • the mechanical gearbox 34 is formed by an assembly of elements 341-351 forming an epicyclic gear train.
  • the mechanical gearbox 34 comprises in particular an input sun gear 341 guided by the bearing 365 and integral with the angle gear 36.
  • This input sun gear 341 passes through a mounting plate 342 fixed with respect to the input shaft of the mechanical reducer 34 and comprises a passage opening 3421.
  • the input plate 342 is integral with an outer sun gear 343 which comprises a system of internal teeth cooperating with the first reduction level of the mechanical gear 34.
  • the mechanical gearbox 34 comprises a set of three reduction levels 344, 345, 346.
  • the first reduction level 344 includes a satellite carrier 3441 supporting three satellites 3442 on the face opposite the mounting plate 342. These three satellites 3442 mesh with the input sun gear 341.
  • the other face of the satellite gate 344 comprises a sun gear 3443 oriented opposite the second reduction level and intended to drive the satellites of the satellite gate 345.
  • the second level of reduction is realized so that the desired torque is provided at the output of the third reduction level 346 and more particularly to the coupling means 4 of the crank 1.
  • the output shaft 3461 of the reduction level 346 constitutes the output shaft of the mechanical gear 34 and therefore rotates at the reduced speed imposed by the three reduction levels 344, 345 and 346 and the angle gear 36.
  • the output shaft 3461 passes through the output plate 347 which closes the mechanical gear 34.
  • a bearing 348, mounted in the output plate 347, allows the rotation of the output shaft 3461.
  • the mechanical connection between the output shaft 3461 and the coupling means 4 of the crank 1 is ensured by the mechanical elements 349, 350 and 351.
  • a brake nut 349 is screwed onto the output shaft 3461 of the mechanical gearbox 34 and locks the inner ring of the bearing 348 on the satellite carrier of the third reduction level 346.
  • a seal 351 provides sealing at the connection between the output shaft and the rotary shaft 40.
  • a seal 350 seals between the shaft 3461 and the main body 3.
  • the output shaft 3461 has a serrated end 3462 complementary to an internal serration of the coupling means 4 of the crank 1. Thus the rotational movement of the output shaft 3461 is transmitted to the coupling means 4 of the crank 1.
  • a rotary shaft 40 extends all along the vertical portion of the crank 1 and passes respectively through the angle gearbox 36, the hollow shaft mechanical gearbox 34 and the coupling means. 4 of the crank 1.
  • the first portion 401 of the rotary shaft 40 is a toothed wheel rotated by a push button 43 when the crank 1 is intended to be locked within the winch 100.
  • the locking mechanism of the crank 1 within the winch 100 is described later.
  • a first self-lubricating ring 41 is provided between the rotary shaft 40 and the upper part of the angle-translation mechanism 36 to facilitate the movement of the shaft 40 with respect to the angle gear 36.
  • a second self-lubricating ring 42 also facilitates the movement of the rotary shaft 40 at the output of the third reduction level 346 which passes through the output plate 347 of the mechanical gearbox 34.
  • the rotary shaft 40 has a first portion 401 at its upper end which allows the shaft 40 to be held within the mechanical gearbox 34.
  • a second portion 402 located at the opposite end of the rotary shaft 40 allows in particular to come to lock / lock the crank 1 in the winch capstan 100.
  • the rotary shaft 40 in the initial position, does not allow to engage the coupling means 4 of the crank in the winch 100.
  • the portion 402, intended to come to lock the crank 1 in the winch 100 is oriented and held in position by a return spring 403, so that it prevents the insertion of the coupling means 4 of the crank 1 to the winch 100, as shown in Figure 5b.
  • a push button 43 is present next to the portion 401.
  • the spring 431 is then compressed and the rack 432 integral with the push button 43 causes the rotation of the portion 401, so the rotary shaft 40.
  • the push button can be replaced by an electrical switch controlling an electromagnet which will actuate the rack.
  • This movement causes a predetermined angle rotation, more preferably an angle of 22.5 °.
  • This rotational movement is allowed thanks to the hollow shaft of the mechanical gearbox 34.
  • the portion 402 undergoes the same rotational movement at a fixed angle which allows to adopt a position allowing the insertion of the coupling means 4 to the winch 100 .
  • This portion 402 is found, as shown in Figure 5a, in the so-called "open" position, that is to say aligned with the teeth of the coupling means 4 of the crank 1.
  • a safety system preventing the action on the push button as soon as the engine is controlled can be implemented for example by a locking electromagnet. This security can also be achieved by an exhaust mechanism of the rack in the event of blockage of the part 401.
  • the mechanical gear 70 is formed by an assembly of elements 51-57 forming an epicyclic gear.
  • the mechanical reduction gear 70 comprises in particular an input sun gear 51 directly connected to the end of the output shaft of the motor 32. This input sun gear 51 passes through a mounting plate 52, fixed with respect to the motor 32, and endowed with of a passage opening 521 of the output shaft of the motor 32.
  • the mechanical gearbox 70 comprises a system of three reduction levels 53, 54, 55.
  • the reduction level 53 includes a satellite carrier 532 supporting three satellites 531 on the face in view of the mounting plate 52. These three satellites 531 mesh with the sun gear 51.
  • the other face of the satellite door 532 comprises a sun gear 533 facing the second reduction level and intended to drive the satellites 541 of the satellite gate 542.
  • the other two levels of reductions are made in such a way that the desired torque is supplied at the output of the mechanical gearbox 70 and more particularly at the gearbox mechanism 60.
  • the external sun gear 56 comprises an internal gear system complementary to the gearbox satellites.
  • the outer sun gear 56 is connected by a sleeve 57.
  • the sleeve 57 is a stationary output plate of the mechanical gear 70 which on the one hand, allows the mechanical connection with the third reduction level 55 and on the other hand, blocks the rotation of the external sun gear 56 by virtue of the lateral lugs 571.
  • the sleeve 57 is coupled to the input gear 59 of the gearbox mechanism 60.
  • the sleeve 57 and the gearwheel 59 are secured by pins 58 inserted in the openings 572.
  • the pinion output 601 of the gearbox 60 is located above the coupling means 4 of the winch 100. The ratio of the number of teeth of the input gear 591 and output 601 thus provides the necessary torque and a reduced rotational speed at the winch 100.
  • the mechanical gear, the electric motor and the brake system are all mounted directly above the coupling means of the winch.
  • Such a configuration eliminates the presence of a bevel gear and in doing so, an overall reduction of the mass of the crank. In addition the entire mass is found in line with the coupling means of the winch.
  • the brake system comprises several interacting members 351-354.
  • An electromagnet mechanism 355, in particular comprising a spring 3551, is coupled with a first mobile flap 354.
  • the brake system 35 also includes a brake lining 353 which has a central recess 3531 into which a drive nut 351 of complementary shape is inserted.
  • the drive nut 351 is directly integral with the output shaft of the motor and allows the rotation of the brake lining 353.
  • a second flange 352, fixed, is disposed on the other side of the brake lining 353 by relative to the first flange 354. At rest, when ⁇ electromagnet is deactivated, the spring 3551 is then relaxed and the first flange 354 is brought into contact with the brake lining 353.
  • the first flange 354 thus pushes the brake lining 353 on the second flap 354 thanks to the latitude of movement imparted by the shape of the nut 351 relative to the central recess of the brake lining 353.
  • the fixed 352 and movable flasks 354 cooperate and block the nut system 351- brake lining 353.
  • the brake system thus prevents the output shaft of the motor 32 from rotating.
  • the brake system 35 When the crank operates in motorized mode, the brake system 35 is "unlocked". In this case, the electromagnet 355 is energized and the spring 3551 is then compressed. The first movable flange 354 is no longer in contact with the nut 351-brake lining system 353. The brake lining 353 can thus rotate according to the rotational speed of the output shaft of the electric motor 32.
  • the crank according to the invention can operate in different modes.
  • crank 1 engages the crank 1 on the winch capstan 100.
  • the possible presence of a locking system allows the crank to remain attached to the winch during frequent maneuvers.
  • the operator may find himself in an uncomfortable and uncomfortable position that does not allow him to move the handle easily.
  • the configuration of the invention allows it to reposition the crank so as to complete the maneuver in better conditions. To do this, he goes through the following steps:
  • an electric crank according to the invention has many advantages and in particular:

Abstract

Il est proposé une manivelle électrique (1) de winch comportant un corps principal (3) incluant un moteur électrique (32); une poignée de préhension (2) disposée à une extrémité du corps principal (3) et pouvant pivoter sur elle-même par rapport audit corps principal (3); des moyens d'accouplement (4) à un winch (100), disposés à l'extrémité opposée dudit corps principal (3); un mécanisme de transmission entraîné par l'arbre de sortie du moteur (32) et permettant la rotation des moyens d'accouplement (4); un réducteur mécanique (34) interposé entre l'arbre de sortie du moteur (32) et les moyens d'accouplement (4), ladite manivelle comprenant en outre un système de frein (35) monté sur l'arbre de sortie du moteur (32); un organe de commande (23) présent sur ladite poignée de préhension (2) permettant l'actionnement dudit système de frein (35) par l'intermédiaire dudit circuit électronique (31) et un collecteur tournant (29) comprenant une première portion (291) solidaire de la poignée de préhension, relié audit organe de commande et une seconde portion (292) solidaire du corps principal reliée électriquement à un circuit électronique.

Description

MANIVELLE ÉLECTRIQUE DE WINCH
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine technique du matériel nautique et plus particulièrement des accessoires utilisés sur les voiliers. Elle concerne plus spécifiquement une manivelle électrique pour winch.
TECHNIQUES ANTÉRIEURES
De manière générale, un bateau à voile comporte un ou plusieurs dispositifs dénommés « winch » qui sont des treuils autour desquels une corde s'enroule/se déroule dans le but notamment de border des écoutes ou de hisser une voile. Il existe actuellement différents types de manivelles permettant de manœuvrer ces winchs et notamment des manivelles motorisées offrant à l'opérateur la possibilité de réaliser une manœuvre soit manuellement ou de manière motorisée. L'opérateur passionné de voile, peut également par le biais de ces manivelles, terminer la manœuvre manuellement et ainsi éprouver les sensations associées. Tel que décrit dans le document FR 2848201, il est connu de réaliser des manivelles électriques de winch comprenant une poignée de préhension, un moteur électrique alimenté par une batterie ainsi qu'un mécanisme de transmission entraîné par l'arbre de sortie du moteur et permettant la rotation des moyens d'accouplement du winch. On connaît également la présence de moyens de blocage permettant le passage de la manivelle électrique d'un mode motorisé à un mode manuel et réciproquement. Dans ce cas, les moyens de blocage sont activés/désactivés par le biais d'un organe de commande, en l'espèce d'un bouton électrique, qui est situé à l'extrémité opposée de la poignée de préhension de la manivelle. Toutefois, ce type de manivelles motorisées peut présenter certains inconvénients. En effet, lors de manœuvres fréquentes de bordage d'écoute, hissage de drisse, ou encore manœuvre de guindeau, lors d'une manœuvre manuelle, l'opérateur provoque la rotation de la manivelle en tirant et poussant avec ses deux mains sur la poignée de préhension de façon à avoir le maximum de force. Il se retrouve souvent, arrivant en bout d'effort, dans une position inconfortable pour laquelle la sollicitation des muscles du corps est maximale. Ainsi, la configuration de ce type de manivelles électriques contraint l'opérateur à retirer une de ses deux mains de la poignée de préhension pour appuyer sur les organes de commande et doit ainsi assurer l'essentiel des efforts importants avec une seule main. Tenant compte du fait que la moyenne d'âge française des plaisanciers propriétaires de bateau à voile se situe aux alentours de 60 ans, l'élimination de tels efforts serait avantageuse pour une pratique plus sécurisée.
Un autre inconvénient de ce type de manivelles réside dans l'absence d'organe de commande permettant le réglage/contrôle progressif de la vitesse de rotation en fonction du type de manœuvre.
En outre, dans le document FR 2833252, on connaît une manivelle motorisée comprenant un moteur électrique accompagné d'un réducteur mécanique, et d'une poignée de préhension. Il est notamment décrit la présence d'un bouton poussoir monté sur l'arbre fixe de la poignée. Ce bouton, situé sur la poignée, permet d'actionner le moteur. Cependant, la commande du sens de rotation de la manivelle est située à distance de la poignée, en l'espèce sur le carter. L'opérateur doit donc lâcher une main de la poignée pour actionner cette commande, perdant ainsi du temps, de la précision, et imposant un effort plus important à l'opérateur.
Cette manivelle comprend également un système anti-retour à cliquet débrayable, situé à l'extrémité opposée de la poignée de préhension, et qui sert à faciliter son utilisation manuelle.
Le plaisancier qui souhaite terminer la manœuvre manuellement doit ainsi en premier lieu choisir le sens de rotation du système anti-retour à cliquet débrayable qui ne se situe pas sur la poignée, mais au niveau de l'extrémité de la manivelle opposée de la poignée. Ainsi, comme précédemment cité, le plaisancier ne peut pas réaliser une manœuvre complète tout en gardant ces deux mains sur la poignée de préhension de la manivelle. Au contraire, il lâche une de ses deux mains de la poignée pour venir actionner le sens de rotation du cliquet débrayable. La manœuvre ne peut pas donc être réalisée de manière continue ce qui constitue un inconvénient important dans la pratique. Ainsi, il n'existe actuellement pas, sur le marché, de manivelles électriques permettant à l'opérateur de réaliser une manœuvre continue tout en gardant les deux mains sur la poignée et dont toutes les commandes électriques sont directement accessibles des doigts de l'opérateur dans le but d'éviter des postures inconfortables. EXPOSE DE L'INVENTION
Un des objectifs de l'invention est de faciliter le repositionnement angulaire de la manivelle lors de manœuvres fréquentes de voile en introduisant un organe de commande accessible directement sur la poignée de préhension et permettant l'actionnement du système frein en gardant les deux mains sur la poignée de préhension.
Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant une manivelle de winch comportant :
• un corps principal incluant un moteur électrique commandé par un circuit électronique ;
• une poignée de préhension disposée à une extrémité du corps principal, et pouvant pivoter sur elle-même par rapport audit corps principal;
• des moyens d'accouplement à un winch, disposés à l'extrémité opposée dudit corps principal;
• un mécanisme de transmission entraîné par l'arbre de sortie du moteur et permettant la rotation des moyens d'accouplement, ledit mécanisme de transmission comprenant un réducteur mécanique. Selon l'invention, la manivelle de winch se caractérise de ce qu'un système de frein est monté sur l'arbre de sortie du moteur. Ainsi, le système frein peut agir directement sur le moteur lors du passage d'un mode manuel à un mode motorisé et réciproquement.
En outre, la poignée de préhension comprend un organe de commande apte à générer des ordres de commande à destination du circuit électronique en vue de l'actionnement du système de frein. Ce circuit électronique comprend avantageusement un microprocesseur sur une carte électronique, et est situé dans le corps principal de la manivelle en étant alimenté en énergie par une batterie. Une telle manivelle comprend également un dispositif de transmission comprenant une première portion solidaire de la poignée de préhension qui est reliée à organe de commande, et une seconde portion, quant à elle, solidaire du corps principal, reliée électriquement au circuit électronique, permettant la transmission des ordres générés par l'organe de commande, y compris pendant la rotation de la poignée par rapport au corps principal. Ainsi, le dispositif de transmission permet d'assurer la transmission de l'instruction, générée par la pression exercée sur l'organe de commande, à destination du circuit électronique intégré dans le corps principal de la manivelle, quand bien même la poignée tourne sur elle-même par rapport à cette manivelle.
Le dispositif de transmission peut être réalisé de différentes manières, et peut être soit un collecteur tournant avec des contacts frottants, soit un dispositif de bobines couplées magnétiquement sans contact, soit encore un système de radiocommunication. Lorsque le dispositif de transmission est un collecteur tournant, la position et l'état des différents organes de commande, qu'il s'agisse de contacts secs ou de potentiomètres, sont transmis au travers du collecteur tournant directement à la carte électronique qui gère l'actionnant du système de frein et du moteur. Quand le dispositif de transmission fonctionne sans contact, par exemple lorsqu'il utilise une paire de bobines couplées magnétiquement, les grandeurs physiques correspondant à l'état des organes de commande sont transmises par induction électromagnétique. La transmission de ces signaux nécessite une énergie pour permettre la mise en forme de ces signaux, et le couplage magnétique de ces bobines permet également de transmettre une énergie électrique, à partir du corps principal qui renferme la batterie qui constitue la source d'énergie électrique de la manivelle. Dans ce cas, un second microprocesseur est présent sur une carte électronique secondaire qui est implantée au sein de la poignée de préhension. Ce microprocesseur est relié aux organes de commande pour détecter leurs positions, et il assure le codage et l'émission de la consigne engendrée par l'actionnement d'un organe de commande vers la carte électronique principale présente dans le corps principal, au travers du dispositif de transmission rotatif fonctionnant par induction. Cette transmission peut se faire par injection d'un courant modulé dans la bobine solidaire de la poignée tournante. Comme cette bobine est couplée magnétiquement avec la bobine solidaire du corps principal, ce courant modulé est détecté et décodé par la carte principale. Complémentairement, la carte principale, via la génération d'une tension alternative, et sa modulation, de préférence dans une bande de fréquences éloignée, permet de transmettre de l'énergie depuis le corps principal à destination de la carte électronique secondaire implantée dans la poignée de préhension. Dans un autre mode de réalisation, il est possible que la communication entre la carte secondaire et la carte principale se fasse complètement sans fil. Dans ce cas, chacun des cartes principale et secondaire est relié ou intègre un circuit code une information destinée à être transmise et en décode l'information censée être reçue. L'homme du métier saura adapter le type de modulation en fonction de l'application visée et de la grandeur physique destinée à être transmise. Une source d'énergie autonome peut alors être présente au niveau de la carte secondaire, à l'intérieur de la poignée de préhension. Cette source d'énergie peut être renouvelable, car connectée à un dispositif de captation d'énergie, solaire par exemple, ou mécanique pour tirer profit du mouvement de la poignée de préhension par rapport au corps principal.
Avantageusement, la poignée de préhension peut comporter un organe de commande supplémentaire apte à commander l'alimentation du moteur électrique. Autrement dit, cette manivelle permet également de régler la vitesse de rotation du moteur électrique, directement à partir de la poignée, dans le but de faciliter et d'améliorer la réalisation de manœuvres fréquentes. Dans ce cas également, le dispositif de transmission assure la bonne transmission de l'instruction au circuit électronique. Selon une forme de réalisation particulière, les moyens de commande sont positionnés sur la poignée de préhension, au regard des emplacements des doigts de l'utilisateur lorsque ce dernier serre la poignée.
Ainsi, lors de l'utilisation de la manivelle électrique, le plaisancier bénéficie d'un accès direct et ergonomique aux commandes permettant une réduction du temps de la manœuvre. En effet, le plaisancier n'a pas besoin de lâcher la poignée avec une main pour actionner un bouton à l'extrémité opposée de ladite manivelle au cours d'une manœuvre qui se fait ainsi de manière continue. En pratique, le système de frein peut être disposé de différentes manières par rapport au moteur électrique.
Ainsi dans une première variante, le système de frein peut être disposé sur un arbre de sortie situé d'un premier côté du moteur électrique, le réducteur mécanique étant relié à un arbre de sortie du moteur émergeant de l'autre côté de celui-ci.
A l'inverse, dans une autre variante, le système de frein peut être disposé entre le moteur et le réducteur mécanique De même, l'arbre de sortie du moteur électrique peut être agencé dans diverses positions. Dans une première variante, l'arbre de sortie du moteur est monté horizontalement c'est-à-dire selon l'axe longitudinal du corps principal de la manivelle électrique. Le mécanisme de transmission intègre alors un mécanisme de renvoi d'angle permettant de transmettre le couple selon un axe vertical.
Dans ce cas, le réducteur mécanique peut être directement monté en sortie du moteur électrique. Dans ce cas, l'arbre d'entrée du réducteur mécanique tourne à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur électrique. Le renvoi d'angle est alors interposé entre le réducteur mécanique et les moyens d'accouplement du winch, qui sont orientés verticalement.
Dans un autre mode de réalisation, le réducteur mécanique peut également être monté directement à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch avec les arbres du réducteur mécanique orientés donc verticalement. Le renvoi d'angle est interposé entre le moteur et le réducteur pour, dans ce cas, relier l'arbre de sortie du moteur électrique orienté horizontalement avec l'arbre d'entrée du réducteur mécanique. Ce renvoi d'angle permet aussi de diminuer la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée du réducteur mécanique. Dans une seconde variante, l'arbre de sortie du moteur est agencé verticalement par rapport au corps principal de la manivelle. Dans ce cas, le moteur, le système de frein et le réducteur sont tous montés à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch. Cet agencement particulier permet la réduction de la masse de la manivelle et concentre les masses à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch.
Avantageusement, la manivelle peut comporter une batterie montée sur le corps principal à l'aplomb des moyens d'accouplement. L'opérateur pourra également, si la batterie est déchargée, terminer la manœuvre de façon manuelle, puis recharger la batterie, ou bien immédiatement remplacer la batterie vide par une batterie pleine, cette dernière étant amovible. La recharge de la batterie se fait soit sur le bateau à partir du réseau continu électrique interne ou alternatif quand il existe, soit plus tard à quai par connexion au réseau alternatif public. Selon un mode de réalisation préférentiel, la batterie est rechargeable sans fil et ce notamment par induction. Dans ce cas, la recharge de la batterie peut se faire aussi bien sur le bateau, en particulier lorsque la poignée n'est pas utilisée et est rangée sur un socle prévu à cet effet. Ce socle inclut alors une bobine d'induction reliée à dispositif permettant de générer la tension alternative appliquée à cette bobine, à partir de la source d'énergie électrique du bateau. Cette recharge peut également se réaliser à quai à l'aide d'un dispositif de charge par induction. En d'autres termes, la batterie peut être amovible ou non, c'est-à-dire séparable ou solidaire du corps principal. Elle peut se recharger par une connexion fïlaire à une source d'énergie, ou par la mise proximité d'une source d'énergie utilisant les phénomènes d'induction. La manivelle peut également être utilisée sans batterie grâce à la présence de connexions étanches. En d'autres termes, dans le cas où la batterie est absente, par exemple car elle est en train d'être rechargé, la manivelle peut fonctionner d'une manière traditionnelle, c'est-à-dire sans assistance mécanique. Selon un mode de réalisation particulier, la batterie est montée à l'extrémité opposée de la poignée de préhension et s'étend de manière proéminente dans le prolongement du corps principal formant ainsi une seconde zone de préhension. De cette manière, l'opérateur porte la manivelle par ces deux zones de préhension et ainsi améliore la précision lors de Paccouplement/désaccouplement au cabestan du winch.
Avantageusement, le système de frein est initialement bloqué au repos. Le repos est défini comme l'état au cours duquel l'organe de commande relatif à la vitesse de rotation n'est pas actionné. Autrement dit, sans actionnement contraire, le système frein empêche le moteur électrique de tourner par frottement mécanique, de sorte que la manivelle peut être utilisée de façon manuelle.
Avantageusement, le système de frein peut comporter des surfaces de frottement continues et lisses permettant le blocage, indépendamment de la position des différents éléments du mécanisme de transmission.
Au demeurant, la manivelle comprend un organe de commande assurant le verrouillage/déverrouillage de ladite manivelle dans le tambour du winch. Lorsque l'organe de commande est activé, l'utilisateur peut alors enclencher les moyens d'accouplement de la manivelle avec ceux du winch. Une fois la manivelle enclenchée dans le winch, l'utilisateur peut alors relâcher l'organe et la manivelle est alors verrouillée.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES
L'invention sera bien comprise et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective sommaire d'une manivelle électrique montrée selon une forme de réalisation de l'invention, prête à être enclenchée dans un cabestan de winch ;
la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la manivelle de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue éclatée en perspective sommaire de l'ensemble moteur électrique, du mécanisme de transmission et du système frein de la manivelle de la figure 2 ;
la figure 4 est une vue éclatée en perspective sommaire de l'ensemble moteur électrique, du mécanisme de transmission et du système frein d'une variante de réalisation de l'invention
les figures 5a et 5b sont des vues de dessous de l'extrémité de la manivelle de la figure 2, respectivement avant et après embranchement dans le cabestan du winch ;
la figure 6 est une vue analogue à la figure 2, pour une variante de réalisation du dispositif de transmission rotatif, fonctionnant par induction.
Par simplification, les parties ou éléments d'une forme de réalisation qui se retrouvent de manière identique ou similaire dans une autre forme de réalisation seront identifiés par les mêmes références numériques et ne seront pas à nouveau décrits. DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention concerne une manivelle 1 électrique de winch de conception simple et confortable pour son utilisateur. Tel que représenté à la figure 1, la manivelle 1 électrique de winch présente une poignée de préhension 2 implantée sur une extrémité d'un corps principal 3 et des moyens d'accouplement 4 situés à une autre extrémité du corps principal 3 permettant l'embranchement de la manivelle 1 avec le cabestan d'un winch 100. Tel que représenté à la figure 2, la poignée de préhension 2 comprend trois organes de commandes 21, 22, 23 situés en regard de l'emplacement des doigts de l'opérateur lorsque ce dernier serre la poignée. Un tel agencement permet de garantir à l'opérateur, un accès simple et rapide lors de manœuvres fréquentes. Dans ce cas, les organes de commande 21, 22, 23 sont des boutons poussoir ou des molettes qui intègrent des potentiomètres et/ou des interrupteurs. L'organe de commande 21 permet le réglage de la vitesse de rotation moteur 32 par rapport au winch. L'organe de commande 22 agit sur le sens de rotation du moteur 32, l'organe de commande 23 permet de débloquer le système de frein 35. Dans une configuration non illustrée sur les figures, la poignée peut comprendre deux organes de commande. Un premier organe de commande, qui est un potentiomètre à point milieu, permet le réglage de la vitesse et du sens de rotation du moteur. Un autre organe de commande permet de débloquer le système de frein notamment pour un réajustement angulaire de la manivelle au cours de manœuvres fréquentes.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures, les organes de commande ont été représentés dans une configuration destinée à faciliter la compréhension de l'invention, mais en pratique, ils peuvent être positionnés à d'autres endroits de la poignée de la manivelle pour répondre à des objectifs d'ergonomie.
Tel que représenté à la figure 2, ces organes de commandes 21, 22, 23 sont reliés à des fils 24 de connexion électrique qui traversent un arbre creux 27 pour être connectés à un collecteur tournant 29.
La poignée 2 de préhension est reliée au corps principal 3 de la manivelle grâce à un arbre creux 27 qui émerge de la partie basse 30 de la poignée 2 et permet l'accouplement des coques de la poignée 2. Un joint spi 25 est monté autour de l'arbre creux 27 au niveau de la jonction entre la poignée 2 et le corps principal 3 de la manivelle 1. Des roulements 26, 28 sont montés sur l'arbre creux 27, en dessous du joint spi 25, pour permettre la rotation de la poignée 2 par rapport au corps principal 3 de la manivelle 1. Un collecteur tournant 29 est également monté à l'extrémité basse de l'arbre creux 27.
Ce collecteur tournant 29 est composé de deux pièces. La première pièce 291 est solidaire de l'arbre creux 27 et la seconde pièce 292 est solidaire du corps principal 3 de la manivelle 1. Les fils 26 de connexion électrique, émergeant de la deuxième portion 292 sont directement reliés au circuit électronique 31 logé dans le corps principal 3 de la manivelle 1. Le rôle du collecteur tournant 29 est d'assurer une bonne transmission électrique lorsqu'au moins un des organes de commande est sollicité par l'opérateur. Lors d'une manœuvre fréquente, étant donné que la poignée de préhension 2 tourne sur elle- même par rapport au corps principal 3, le collecteur tournant 29 permet de transférer l'état des organes de commande, qui sont mobiles par rapport au corps de la manivelle, et ainsi d'éviter que les fils viennent à leur tour s'enrouler sur eux-mêmes et ainsi se dégrader et/ou se déconnecter des organes de commande et/ou du circuit électronique. Dans la variante illustrée à la figure 6, la poignée 2 est équipée d'une carte électronique 124, qui est relié d'une part aux organes de commande 121 122 123, et d'autre part à la bobine 130 du dispositif de transmission rotatif 121, qui comporte lui- même une seconde bobine 131 magnétiquement couplée avec la bobine 130. Cette bobine 131 est fixe, et elle-même reliée électriquement à la carte électronique 31 de gestion du fonctionnement du moteur. A l'inverse, la bobine 130 est solidaire de la poignée tournante 2, et les mouvements relatifs des deux bobines 130 131 permettent le passage de signaux et d'énergie électrique d'une bobine à l'autre. Ainsi, les états des différents organes de commande 121 122 123 sont codés par le microprocesseur 125 présents sur la carte 124, dont l'alimentation est assurée par un circuit 126. Ce circuit 126, qui peut être une batterie de condensateurs, ou un accumulateur rechargeable, est alimenté en énergie par la batterie principale 33, au travers de signaux alternatifs qui sont envoyés par la carte principale 31 à la bobine 131. Le couplage de cette bobine 131 avec la bobine rotative 130 permet l'acheminement de l'énergie électrique jusqu'au circuit accumulateur 126. Parallèlement, le microprocesseur 125 génère des signaux, par injection de d'un courant modulé qui circule dans la bobine 130, est ainsi transmis par couplage inductif à la bobine 131 et donc au microprocesseur de la carte électronique principale 131 qui est ainsi informée de l'état des différents des organes de commande 121 122 123. Tel que représenté à la figure 2, le corps principal 3 s'étend longitudinalement de la poignée de préhension 2 jusqu'aux moyens d'accouplement 4 du winch. Ainsi, il comprend les principaux éléments mécaniques et électriques que sont le circuit électronique 31, le moteur électrique 32, la batterie interchangeable 33, le réducteur mécanique 34, le système de frein 35 et le mécanisme de renvoi d'angle 36.
Le moteur électrique 32 est un moteur électrique à courant faible, spécifiquement un moteur « brushless » d'une puissance comprise entre 450-700 W, plus préférentiellement d'une puissance voisine de 500 W. Selon les besoins, le moteur électrique pourrait bien entendu être un moteur à courant continu. L'organe de commande 21, contrôle la vitesse de rotation du moteur électrique 32 de la manivelle 1.
En pratique, la batterie 33 est facilement détachable de la manivelle électrique 1 par un système d'embranchement type glissière classique dans les matériels électroportatifs. Ainsi, le remplacement d'une batterie déchargée est simple et rapide. Par ailleurs, la batterie 33 est logée dans un évidement 37 du corps principal 3 à l'extrémité de la poignée de préhension 2 avec une partie proéminente dans le prolongement dudit corps principal 3 de manière à former une deuxième zone de préhension 38. Cette deuxième zone de préhension 38 est utile notamment lorsque l'opérateur transporte la manivelle 1 dans le but de l'enclencher dans le cabestan 100 du winch.
En outre, la présence du bouton poussoir 43 sous la batterie 33 présente un avantage ergonomique pour l'utilisateur qui bénéficie d'un accès aisé au système de de verrouillage/ déverrouillage .
Tel que représenté sur les figures 2 et 3, un système de ventilation 39, est monté sur l'arbre de sortie du moteur 32. Selon un premier mode de réalisation, ce système de ventilation 39 comprend notamment des pales 391 et une ouverture 392 dans laquelle est emmanché l'arbre de sortie du moteur 32. Lorsque le moteur 32 tourne, le système de ventilation 39 et plus particulièrement la rotation de ces pales 391, entraine l'évacuation de la chaleur par circulation d'air à l'intérieur du volume du corps principal 3. La chaleur est évacuée vers l'extérieur au travers du corps principal 3 de la manivelle 1. Ce système de ventilation 39 permet également l'évacuation de la chaleur générée au niveau du circuit électronique 31. Du fait de la présence d'un système lubrifiant 139 sur l'arbre creux porteur du renvoi d'angle 36, et du réducteur mécanique 34, la circulation de la ventilation doit être, si possible, évitée dans cette zone de la manivelle 1.
Selon un second mode de réalisation, le système de ventilation est un ventilateur électrique qui présente l'avantage de fonctionner indépendamment du moteur, car préférentiellement commandé par le circuit électronique 31. Ainsi, ce type de ventilateur permet d'une part de garantir la circulation de l'air au sein du corps principal et ce indépendamment de la vitesse de rotation du moteur. Il permet d'autre part d'assurer une évacuation de chaleur même après l'arrêt du moteur de manière à réaliser de manière continue l'abaissement de température dans le corps principal.
La manivelle peut également comprendre un dispositif de diffusion thermique implanté dans le circuit de circulation, dans le but d'améliorer l'évacuation de la chaleur au sein du corps principal Ce dispositif de diffusion thermique peut être selon les applications un ensemble d'ailettes ou une plaque en un matériau métallique, typiquement en aluminium surmoulé sur le corps de la manivelle, de manière à évacuer vers l'extérieur la chaleur captée par le dispositif de diffusion dans le flux de ventilation. Des moyens d'étanchéité non représentés sur les figures, tels que joints spis, plats, toriques, ou autres, sont prévus au niveau de chacune des connexions mécaniques et électriques. La manivelle peut également comprendre un interrupteur marche/arrêt, non représenté sur les figures, dans le but de stopper ou limiter la consommation de courant lorsque la manivelle n'est pas utilisée ou ne fonctionne pas dans un mode d'assistance électrique. Selon un mode de réalisation préférentiel, cet interrupteur est couplé mécaniquement avec l'organe de commande de verrouillage/dé verrouillage de la manivelle au sein du winch. De la sorte, lorsque l'utilisateur amorce une manœuvre d'accouplement ou de désaccouplement de la manivelle sur le winch, l'électronique de commande est activée, puis désactivée après un temps de non utilisation.
Un dispositif de signalement, visuel, type diode ou autres, peut également être intégré dans le but de prévenir l'opérateur d'une éventuelle montée en température trop élevée dans le corps principal de la manivelle, pouvant ainsi conduire à sa dégradation.
Tel que représenté en figure 2, le réducteur mécanique 34 est situé directement à l'aplomb des moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1. Dans ce cas, un renvoi d'angle 36 est alors intercalé entre le moteur électrique 32 et le réducteur mécanique 34. Le renvoi d'angle 36 permet de délivrer une valeur de couple plus élevée au réducteur mécanique 34.
Tel que représenté sur la figure 3, un mécanisme de renvoi d'angle 36, en l'espèce un engrenage conique ou spiro-conique 36, permet d'assurer la coopération entre l'arbre de sortie du moteur 32 et l'arbre d'entrée 341 du réducteur mécanique 34 situé directement à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch 100. L'engrenage conique 36 comprend deux pignons 361 et 3612. Le pignon 361 possède un nombre de dentures, inférieur au pignon 3612 coopérant avec l'arbre de sortie du moteur 32, de telle sorte à augmenter le couple en sortie du renvoi d'angle 36. Le pignon d'entrée 341 est accouplé mécaniquement au pignon 361 du réducteur mécanique 36.
Un premier roulement 362 est monté entre le pignon 361 et le corps principal 3. Ce premier roulement 362 permet le mouvement de rotation du renvoi d'angle 36. Une première bague autolubrifiante 41 est montée sur le pignon 361 de manière à favoriser le mouvement de l'arbre rotatif 40 au sein de l'engrenage conique 36. Un second roulement 365 est présent de l'autre côté du pignon 361, en regard du réducteur mécanique 34. Ce second roulement 365 permet le guidage en rotation de l'arbre 341 par rapport au réducteur mécanique 34. Le réducteur mécanique 34 est formé par un assemblage d'éléments 341-351 formant un train épicycloïdal. Le réducteur mécanique 34 comprend notamment un planétaire 341 d'entrée guidé par le roulement 365 et solidaire du renvoi d'angle 36. Ce planétaire 341 d'entrée traverse une platine 342 de montage, fixe par rapport à l'arbre d'entrée du réducteur mécanique 34 et comprend une ouverture de passage 3421. La platine d'entrée 342 est solidaire d'un planétaire extérieur 343 qui comprend un système de dents internes coopérant avec le premier niveau de réduction du réducteur mécanique 34.
Le réducteur mécanique 34 comprend un ensemble de trois niveaux de réduction 344, 345, 346. Le premier niveau de réduction 344 inclut un porte satellite 3441 supportant trois satellites 3442 sur la face au regard de la platine 342 de montage. Ces trois satellites 3442 s'engrènent avec le planétaire d'entrée 341. L'autre face du porte satellite 344 comprend un planétaire 3443 orienté en regard du second niveau de réduction et destiné à entraîner les satellites du porte satellite 345. De manière analogue ou dérivée, le second niveau de réduction est réalisé de telle sorte que le couple désiré soit fourni en sortie du troisième niveau de réduction 346 et plus particulièrement aux moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1.
L'arbre de sortie 3461 du niveau de réduction 346 constitue l'arbre de sortie du réducteur mécanique 34 et tourne donc à la vitesse réduite imposée par les trois niveaux de réduction 344, 345 et 346 et le renvoi d'angle 36. L'arbre de sortie 3461 traverse la platine de sortie 347 qui referme le réducteur mécanique 34. Un roulement 348, monté dans la platine de sortie 347, permet la rotation de l'arbre de sortie 3461.
La jonction mécanique entre l'arbre de sortie 3461 et les moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1 est assurée par les éléments mécaniques 349, 350 et 351. Un écrou à frein 349 est vissé sur l'arbre de sortie 3461 du réducteur mécanique 34 et bloque la bague intérieure du roulement 348 sur le porte satellite du troisième niveau de réduction 346. Un joint 351 permet d'assurer l'étanchéité au niveau de la connexion entre l'arbre de sortie et l'arbre rotatif 40. Un joint 350 assure l'étanchéité entre l'arbre 3461 et le corps principal 3. L'arbre de sortie 3461 possède une extrémité dentelée 3462 complémentaire d'une dentelure interne des moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1. Ainsi le mouvement de rotation de l'arbre de sortie 3461 est transmis au moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1.
Tel que représenté sur la figure 2, un arbre rotatif 40 s'étend tout le long de la partie verticale de la manivelle 1 et traverse respectivement le renvoi d'angle 36, le réducteur mécanique 34 à arbre creux ainsi que les moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1.
La première portion 401 de l'arbre rotatif 40 est une roue dentée mise en rotation par un bouton poussoir 43 lorsque la manivelle 1 est destinée à être verrouillée au sein du winch 100. Le mécanisme de verrouillage de la manivelle 1 au sein du winch 100 est décrit par la suite.
Une première bague auto lubrifiante 41 est prévue entre l'arbre rotatif 40 et la partie supérieure du mécanisme de renvoi d'angle 36 afin de faciliter le mouvement de l'arbre 40 par rapport au renvoi d'angle 36. Une seconde bague autolubrifiante 42 permet de faciliter également le mouvement de l'arbre rotatif 40 en sortie du troisième niveau de réduction 346 qui traverse la platine de sortie 347 du réducteur mécanique 34.
L'arbre rotatif 40 possède une première portion 401 au niveau de son extrémité supérieure qui permet le maintien de l'arbre 40 au sein du réducteur mécanique 34.
Une seconde portion 402 située à l'extrémité opposée de l'arbre rotatif 40 permet notamment de venir verrouiller/bloquer la manivelle 1 dans le cabestan du winch 100. L'arbre rotatif 40, en position initiale, ne permet pas de venir enclencher les moyens d'accouplement 4 de la manivelle dans le winch 100. En effet, la portion 402, destinée à venir verrouiller la manivelle 1 dans le winch 100, est orientée et maintenue en position par un ressort de rappel 403, de telle sorte qu'elle empêche l'insertion des moyens d'accouplements 4 de la manivelle 1 au winch 100, tel que représenté sur la figure 5b.
Un bouton poussoir 43 est présent en regard de la portion 401. Lorsque l'opérateur appuie sur le bouton poussoir 43, le ressort 431 est alors comprimé et la crémaillère 432 solidaire du bouton poussoir 43 provoque la rotation de la portion 401, donc de l'arbre rotatif 40. Dans une variante non représentée, le bouton poussoir peut être remplacé par un interrupteur électrique commandant un électro aimant qui actionnera la crémaillère. Ce mouvement entraine une rotation d'angle prédéterminé, plus préférablement d'un angle de 22,5°. Ce mouvement de rotation est permis grâce à l'arbre creux du réducteur mécanique 34. La portion 402 subit le même mouvement de rotation à angle fixe ce qui permet d'adopter une position permettant l'insertion des moyens d'accouplements 4 au winch 100.
Cette portion 402 se retrouve, tel que représenté sur la figure 5 a, en position dite « ouverte », c'est-à-dire alignée avec les dents des moyens d'accouplement 4 de la manivelle 1.
Lorsque l'opérateur relâche le bouton poussoir 43, le ressort 431 est alors décomprimé, le pignon 401 retrouve sa position initiale et l'ensemble pièces 401,40,402 reprend sa position angulaire initiale dite de blocage tel que représenté sur la figure 5b. L'effet combiné de l'action du ressort de rappel 403 et d'un système de butée mécanique de la pièce 44 permet le retour en position initiale des éléments 401,40, 402. La manivelle 1 est ainsi verrouillée sur le winch 100.
Selon un mode de réalisation non représenté sur les figures, un système de sécurité empêchant l'action sur le bouton poussoir dès que le moteur est commandé pourra être mis en place par exemple par un électro-aimant de blocage. Cette sécurité pourra aussi être réalisée par un mécanisme d'échappement de la crémaillère en cas de blocage de la pièce 401.
Une seconde variante de l'invention est représentée en figure 3, le réducteur mécanique 70 est formé par un assemblage d'éléments 51-57 formant un train épicycloïdal. Le réducteur mécanique 70 comprend notamment un planétaire 51 d'entrée directement relié à l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur 32. Ce planétaire 51 d'entrée traverse une platine 52 de montage, fixe par rapport au moteur 32, et dotée d'une ouverture de passage 521 de l'arbre de sortie du moteur 32. Le réducteur mécanique 70 comprend un système de trois niveaux de réduction 53, 54, 55. Le niveau de réduction 53 inclut un porte satellite 532 supportant trois satellites 531 sur la face au regard de la platine 52 de montage. Ces trois satellites 531 s'engrènent avec le planétaire 51. L'autre face du porte satellite 532 comprend un planétaire 533 orienté au regard du second niveau de réduction et destiné à entraîner les satellites 541 du porte satellite 542. De manière analogue ou dérivée, les deux autres niveaux de réductions sont réalisés de telle sorte que le couple désiré soit fourni en sortie du réducteur mécanique 70 et plus particulièrement au mécanisme de renvoi d'angle 60. Le planétaire extérieur 56 comprend un système de dents internes complémentaire avec les satellites du troisième niveau de réduction 55. Le planétaire extérieur 56 est relié par un manchon 57. Le manchon 57 est une platine de sortie immobile du réducteur mécanique 70 qui d'une part, permet la connexion mécanique avec le troisième niveau de réduction 55 et d'autre part, bloque la rotation du planétaire extérieur 56 grâce aux ergots latéraux 571. Le manchon 57 est accouplé au pignon 59 d'entrée du mécanisme de renvoi d'angle 60. Le manchon 57 et le pignon 59 sont solidarisés par des goupilles 58 insérées dans les ouvertures 572. Le pignon de sortie 601 du mécanisme de renvoi d'angle 60 est situé à l'aplomb des moyens d'accouplement 4 du winch 100. Le rapport du nombre de dents des pignons d'entrée 591 et de sortie 601 permet ainsi de fournir le couple nécessaire et une vitesse de rotation réduite au winch 100.
Selon un autre mode de réalisation non présenté dans les figures, le réducteur mécanique, le moteur électrique et le système de frein sont tous montés directement à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch. Une telle configuration permet d'éliminer la présence d'un renvoi d'angle et ce faisant, une réduction globale de la masse de la manivelle. De plus l'ensemble de la masse se retrouve à l'aplomb des moyens d'accouplement du winch.
Tel que présenté sur la figure 4, le système de frein comprend plusieurs organes 351- 354 interagissant. Un mécanisme d' électro-aimant 355, comprenant notamment un ressort 3551, est accouplé avec un premier fiasque 354 mobile. Le système de frein 35 comprend également une garniture de freins 353 qui comporte un évidement central 3531 dans lequel s'insère un écrou d'entraînement 351 de forme complémentaire. L'écrou d'entraînement 351 est directement solidaire de l'arbre de sortie du moteur et permet la rotation de la garniture de frein 353. Un second fiasque 352, fixe, est disposé de l'autre côté de la garniture de frein 353 par rapport au premier flasque 354. Au repos, lorsque Γ électro-aimant est désactivé, le ressort 3551 est alors détendu et le premier flasque 354 est amené au contact de la garniture de freins 353. Le premier flasque 354 repousse ainsi la garniture de freins 353 sur le second fiasque 354 grâce à la latitude de mouvement conférée par la forme de l'écrou 351 par rapport à l'évidement central de la garniture de freins 353. Ainsi les fiasques fixe 352 et mobile 354 coopèrent et bloquent le système écrou 351-garniture de frein 353. Le système de frein empêche ainsi l'arbre de sortie du moteur 32 de tourner.
Lorsque la manivelle fonctionne en mode motorisé, le système de frein 35 est « débloqué ». Dans ce cas, Γ électro-aimant 355 est alimenté et le ressort 3551 est alors comprimé. Le premier flasque 354 mobile n'est plus au contact du système écrou 351- garniture de frein 353. La garniture de frein 353 peut ainsi tourner selon la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur électrique 32. Bien entendu, d'autres architectures de système peuvent être envisagées. La manivelle conforme à l'invention peut fonctionner selon différents modes.
En premier lieu, l'opérateur enclenche la manivelle 1 sur le cabestan du winch 100. La présence éventuelle d'un système de verrouillage permet à la manivelle de rester solidaire au winch au cours de manœuvres fréquentes.
Lorsque l'opérateur décide d'utiliser la manivelle 1 selon un mode motorisé, il appuie sur l'organe de commande 22 fixant le sens de rotation du moteur électrique 32 puis il impose la vitesse de rotation en appuyant sur la commande 21. Au moment où l'opérateur exerce une pression sur l'organe 21 de contrôle de la vitesse de rotation, le système de frein 35 est alors automatiquement débloqué par le circuit électrique 31. L'opérateur maintient la pression sur la commande 21 et termine complètement la manœuvre de manière motorisée. Pour un opérateur désireux de terminer la manœuvre manuellement, il lui suffit de relâcher l'organe 21 et le système de frein 35 est alors bloqué à nouveau empêchant ainsi le moteur électrique 32 de tourner. L'opérateur peut ainsi accomplir sa manœuvre de façon manuelle, en imprimant un mouvement de rotation à la manivelle.
Dans certains cas, l'opérateur peut se retrouver dans une position inconfortable et peu ergonomique ne lui permettant pas de faire bouger la poignée facilement. Ainsi, la configuration de l'invention lui permet de repositionner la manivelle de manière à terminer la manœuvre dans de meilleures conditions. Pour ce faire, il enchaîne les étapes suivantes :
• Appui sur l'organe de commande 23 contrôlant le système de frein 35 afin de le débloquer ;
• Replacement la manivelle dans une position angulaire plus adéquate en maintenant la pression exercée sur la commande 23 ; et
• Relâchement l'organe de commande 23 afin de rebloquer l'arbre de sortie du moteur électrique 32 ;
• Fin de la manœuvre manuellement.
Dans tous les cas, l'agencement de la manivelle électrique permet à l'opérateur de réaliser les manipulations précitées de manière simple et rapide. Il ressort de ce qui précède qu'une manivelle électrique conforme à l'invention présente de nombreux avantages et notamment :
• Elle permet principalement par son agencement un accès direct aux organes de commande contrôlant vitesse et sens de rotation ainsi que le déblocage du système de frein ;
• Elle permet de réajuster manuellement la position angulaire par rapport au winch lors de manœuvres fréquentes de voile ;
• Elle permet une réduction non négligeable de la masse des éléments la constituant ;
• Elle permet le repositionnement angulaire de la manivelle par rapport au winch en une seule étape, sans avoir à la retirer du winch.

Claims

REVENDICATIONS
Manivelle électrique (1) de winch comportant :
• un corps principal (3) incluant un moteur électrique (32) commandé par un circuit électronique (31);
• une poignée de préhension (2) disposée à une extrémité du corps principal (3), et pouvant pivoter sur elle-même par rapport audit corps principal (3);
• des moyens d'accouplement (4) à un winch (100), disposés à l'extrémité opposée dudit corps principal (3);
• un mécanisme de transmission entraîné par l'arbre de sortie dudit moteur (32) et permettant la rotation des moyens d'accouplement (4);
• un réducteur mécanique (34) interposé entre l'arbre de sortie du moteur (32) et les moyens d'accouplement (4),
caractérisée en ce qu 'elle comprend :
• un système de frein (35) monté sur l'arbre de sortie du moteur (32), actionné par l'intermédiaire dudit circuit électronique (31),
• un organe de commande (23) présent sur la poignée de préhension (2), apte à générer des ordres de commande à destination du circuit électronique (31) en vue de l'actionnement dudit système de frein (35);
• un dispositif de transmission (29) comprenant une première portion (291) solidaire de la poignée de préhension, relié audit organe de commande (23) et une seconde portion (292) solidaire du corps principal (2) reliée électriquement à un circuit électronique (31), permettant la transmission des ordres générés par l'organe de commande pendant la rotation de la poignée par rapport au corps principal.
Manivelle (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite poignée de préhension (2) comprend un organe de commande (21) supplémentaire apte à commander l'alimentation dudit moteur (32).
Manivelle (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits organes de commande (21, 23) sont positionnés sur ladite poignée de préhension (2), au regard des emplacements des doigts de l'utilisateur lorsque ce dernier serre la poignée.
Manivelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit système de frein (35) est interposé entre ledit moteur (32) et ledit réducteur mécanique (34). Manivelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ledit système de frein (35) est disposé sur un arbre de sortie situé d'un premier côté dudit moteur (32), ledit réducteur mécanique (34) étant relié à un arbre de sortie dudit moteur émergeant de l'autre côté de celui-ci.
Manivelle (1) selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisée en ce que ledit réducteur mécanique (34) est monté directement à l'aplomb desdits moyens d'accouplement (4) du winch (100).
Manivelle (1) selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisée en ce que ledit réducteur mécanique (34) est monté directement sur l'arbre de sortie dudit moteur électrique (32).
Manivelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu 'elle comporte une batterie (33) montée sur ledit corps principal à l'aplomb des moyens d'accouplement.
Manivelle (1) selon la revendication 8 caractérisée en ce que ladite batterie (33) est amovible.
10. Manivelle (1) selon l'une des revendications 8 et 9 caractérisée en ce que ladite batterie (33) est logée à l'extrémité opposée de ladite poignée de préhension (2) et comprend une partie proéminente (38) dans le prolongement dudit corps principal (3) formant ainsi une seconde zone de préhension.
11. Manivelle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le système de frein (35) est initialement bloqué au repos.
12. Manivelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de transmission (29) est un collecteur tournant.
13. Manivelle selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le dispositif de transmission (29) est un dispositif de bobines (130,131) couplées magnétiquement, l'une des bobines (130) étant solidaire de la poignée, l'autre bobine (131) étant solidaire du corps principal.
14. Manivelle selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le dispositif de transmission (29) inclut des circuits de radiocommunication.
15. Manivelle selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de commande 43 assurant le verrouillage/déverrouillage de ladite manivelle au sein du winch.
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