WO2022129577A1 - Treuil equipe d'un limiteur de couple variable - Google Patents

Treuil equipe d'un limiteur de couple variable Download PDF

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WO2022129577A1
WO2022129577A1 PCT/EP2021/086601 EP2021086601W WO2022129577A1 WO 2022129577 A1 WO2022129577 A1 WO 2022129577A1 EP 2021086601 W EP2021086601 W EP 2021086601W WO 2022129577 A1 WO2022129577 A1 WO 2022129577A1
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WO
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drum
rotation
brake
plate
cable
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PCT/EP2021/086601
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English (en)
Inventor
Jean Lagadec
Steve BENDELAC
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Thales
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Publication date
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    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • B66D5/02—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes
    • B66D5/24—Operating devices
    • B66D5/30—Operating devices electrical
    • 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
    • B66D1/54—Safety gear
    • B66D1/58—Safety gear responsive to excess of load
    • 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
    • B66D1/02—Driving gear
    • B66D1/12—Driving gear incorporating electric motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66D1/02—Driving gear
    • B66D1/14—Power transmissions between power sources and drums or barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • B66D5/02—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes
    • B66D5/12—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/21—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members
    • F16D43/213—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces
    • F16D43/215—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D43/216—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs with multiple lamellae

Definitions

  • a winch generally comprises a drum around which a cable is wound supporting a load. Excessive effort applied to the cable can damage the winch and in particular the cable, the drum or its motorization.
  • the invention relates to safety related to abnormal forces that may be exerted on the cable of a winch.
  • towing winches used in particular on board ships or helicopters to launch various objects such as, for example, sonar antennas, seismic sensors, etc.
  • variations in the force on the cable can be very violent and very sudden. These variations may be due, for example, to the navigation conditions of the vessel, or to the attachment of the towed object to a reef.
  • the invention aims to propose a solution making it possible to ensure a sliding of the cable for a force varying little even when the cable can be wound on the drum with a large number of layers.
  • the invention relates to a winch comprising a frame, a drum which can rotate relative to the frame around an axis of rotation, a cable which can be wound on the drum over several layers, a brake rotation of the drum, the brake being calibrated to allow rotation of the drum beyond a decreasing variable torque with an increase in the length of cable wound on the drum and a mechanism for adjusting the torque exerted by the brake comprising a system screw-nut whose nut is driven in rotation with the drum, and of which a translation of the screw driven by the nut is configured to adjust the torque exerted by the brake.
  • the brake comprises at least a first plate movable in translation relative to the frame along the axis of rotation of the drum and immobilized in rotation relative to the frame around the axis of rotation of the drum , at least one second plate immobilized in rotation relative to the drum around the axis of rotation of the drum, a compression element arranged to compress the first plate against the second plate along the axis of rotation of the drum, the adjustment mechanism being configured to adjust the compression of the compression element according to the rotation of the drum.
  • the compression element can be a first elastic element exerting a force proportional to its length along the axis of rotation of the drum.
  • the winch may include a brake operating mechanism between two positions, a first position allowing free rotation of the drum and a second position in which the brake opposes the rotation of the drum to the variable torque.
  • the winch may comprise a motor making it possible to rotate the drum, and a control module authorizing the rotation of the motor in the first position of the brake operating mechanism and prohibiting the rotation of the motor in the second position of the operating mechanism. of the brake.
  • the brake operating mechanism is advantageously configured to deactivate the adjustment mechanism in the first position of the brake.
  • the brake operating mechanism may comprise a third plate disposed between the first elastic element and the first plate, the third plate being movable in translation along the drum axis, and in which the brake operating mechanism is configured to compress the first element elastic by moving it away from the first plate in its first position and to leave the third plate free in its second position.
  • the brake operating mechanism may comprise a second elastic element arranged between the first plate and the third plate.
  • FIG. preferred embodiment of a winch according to the invention
  • FIG. 1 schematically shows an example of winch 10 according to the invention.
  • the winch 10 comprises a drum 12 and a cable 14 which can be wound on the drum 12.
  • the cable 14 can be wound on several layers around the drum 12. In FIG. 20, called the winding layer, are shown. The more cable 14 is wound, the more the number of layers increases.
  • the drum 12 is rotatable around an axis 22. The rotation of the drum 12 makes it possible to wind and unwind the cable 14 depending on the direction of rotation.
  • the rotation can be motorized by means of a motor 24, for example placed inside the drum 12.
  • the winch 10 comprises a brake 26 for the rotation of the drum 12.
  • the brake 26 comprises surfaces coming into contact with one another to provide braking.
  • a first type of surface is immobilized in rotation with respect to a frame 28 of the winch 10 and a second type of surface is immobilized in rotation with respect to the drum 12.
  • immobilization in rotation one understands: suppression of a degree of freedom in rotation around the axis 22.
  • a complete connection allows immobilization in rotation.
  • other degrees of freedom may remain, in particular to allow the positioning of the two types of surfaces in relation to each other, avoiding chains of dimensions that are too tight. The two types of surfaces can rub against each other until the drum 12 stops.
  • the brake 26 can also be used to slow down the rotation of the drum 12 by transforming the kinetic energy of the drum 12 into thermal energy by friction of the two surfaces.
  • other types of brakes can be implemented within the scope of the invention, for example by transforming the kinetic energy of the drum 12 into another energy, for example electric or pneumatic.
  • the brake 26 is calibrated to allow rotation of the drum 12 beyond an increasing variable torque with an increase in length of cable 14 wound on the drum 12.
  • the tensile force on cable 14 is equal to the resistive torque keeping drum 12 stationary divided by the radius of the winding layer, layer 20 on Figure 1. If it is desired to avoid damage or even breakage of the cable 14, it is important to limit the tensile force on the cable. To do this, a maximum effort is defined beyond which the cable must be able to “spin”. In other words, beyond the maximum effort, the drum 12 starts rotating under the traction of the cable 14 to allow the cable 14 to unwind and thus avoid exceeding the maximum authorized traction effort. Due to the variable number of turns wound on drum 12, by varying the maximum torque absorbed by the brake as a function of the length of cable unwound, it is possible to keep the force connected to this torque as constant as possible over any the length of the cable.
  • the drum 12 is secured to a shaft 30 extending along the axis 22.
  • the shaft 30 is connected to the frame 28 by means of a rotary bearing 32 shown schematically in figure 1 .
  • These may be bearings carrying the entire drum 12 and its shaft 30. Any other type of bearing is possible.
  • Shaft 30 can also be used to transmit power from motor 24 to drum 12.
  • the brake 26 comprises three plates 34, 36 and 38 movable in translation relative to the frame 28 along the axis 22.
  • the plates 34, 36 and 38 are immobilized in rotation relative to the frame 28 around the axis 22.
  • the brake also comprises two plates 40 and 42 immobilized in rotation with respect to the shaft 30. At least one of the plates 40 or 42 is free in translation with respect to the shaft 30.
  • the plates 34 , 36 and 38, immobilized in rotation with respect to the frame 28 and the plates 40 and 42, immobilized in rotation with respect to the shaft 30, are alternated.
  • the plates 34, 36 and 38 sandwich the plates 40 and 42.
  • the invention can be implemented regardless of the number of plates immobilized in rotation relative to the frame.
  • the resistant torque that the brake 26 can operate to oppose the rotation of the drum 12 is proportional to the surface and to the number of interfaces between the two types of plates and to the force exerted to press the plates against each other. others.
  • two plates immobilized in rotation with respect to the shaft 30, plates 40 and 42 are implemented.
  • the plates 40 and 42 In order to allow the compression of the plate 36, the plates 40 and 42 must have a degree of freedom in translation with respect to the shaft 30 while remaining immobilized in rotation with respect to the shaft 30.
  • the connection between the plates 40, 42 and shaft 30 can be secured by splines extending along the axis 22. Furthermore, the plates 40 and 42 are immobilized in rotation with respect to the shaft 30 which is itself fixed to the drum 12. It would also be possible to fulfill the function of the two plates 40 and 42 by one of the drum flanges 12.
  • the various plates 34 to 42 are, for example, of circular section around the axis 22.
  • the two types of plates 34, 36 and 38 on the one hand and 40 and 42 on the other hand have the same diameter which simplifies the production of the brake 26. Any other form of plate is possible. It is even possible to provide several plates of one type opposite a single plate of the other type. It is for example possible to provide a pair of pads, immobilized in rotation with respect to the frame 28 around the axis 22, coming to compress a disc integral with the drum 12. Several pairs of pads can be implemented around a same disk.
  • the brake 26 comprises a compression element arranged to compress the plates 34 to 42 against each other.
  • the compression element is an elastic element 44 is shown in the form of several coil springs. A single coil spring winding around the axis 22 can also be implemented.
  • the compression force is proportional to the length L of the elastic element 44 along the axis 22. Any other compression element can also be used.
  • the compression can for example be hydraulic or pneumatic, the compression force being proportional to the pressure of the fluid used.
  • the brake 26 also includes a mechanism 46 for adjusting the torque exerted by the brake.
  • the adjustment mechanism 46 makes it possible to adjust the force exerted by the compression element 44 as a function of the rotation of the drum 12. More precisely, when the drum 12 rotates so as to unwind the cable 14, the number of layers of cable 14 wound on the drum 12 decreases and the adjustment mechanism 46 is configured so that the force exerted by the compression element 44 decreases so as to reduce the maximum torque that the brake 26 can exercise before slip.
  • the variation of the force exerted by the compression element 44 as a function of the rotation of the drum 12 is defined so as to maintain the force exerted on the cable 14 corresponding to the maximum torque of the brake 26 substantially constant or at least substantially constant between two successive winding layers of the cable 14 throughout its winding around the drum 12.
  • the adjustment mechanism 46 is configured to transform a rotational movement of the drum 12 into movement translation of one of the ends of the elastic element 44.
  • a screw-nut system is well suited to this movement transformation.
  • Other motion transformation mechanisms are also possible, such as a cam mechanism or an eccentric mechanism.
  • the chambers of the jack are fed by a two-way pump actuated by the rotation of the shaft 30.
  • the shaft 30 can be threaded and a nut cooperating with this thread can bear against the elastic element 44 to adjust the length L.
  • the thread makes it possible to establish a linear function between the angular position of the drum 12 around its axis 22 and the maximum brake torque.
  • the thread pitch defines the slope of the linear feature.
  • the adjustment mechanism 46 comprises a pinion 48 integral with the shaft 30 and a wheel toothed forming a nut 50 and meshing with the pinion 48.
  • the number of teeth of the pinion 48 is lower than that of the nut 50, thus allowing a speed reduction between the drum 12 and the nut 50.
  • a screw 52 cooperates with the nut 50 and presses on a wedge 54 on which the elastic element 44 bears. The rotation of the drum 12 moves the wedge 54 in translation along the axis 22.
  • any other speed reduction mechanism is of course possible. between the shaft 30 and the nut 50.
  • brakes can be implemented within the scope of the invention. It is for example possible to implement a brake, commonly called a drum brake, in which an inner cylindrical surface with axis 22 rotates with the shaft 30. Inside this surface, pads movable radially with respect to the axis 22 bear against the inner cylindrical surface. The pads are connected in rotation to the frame 28 around the axis 22. The braking torque is a function of the bearing force of the pads against the inner cylindrical surface. The torque adjustment mechanism then moves the pads radially to modify the torque exerted by the brake. In the torque adjustment mechanism, there is a screw-nut system. The translation of the screw is radial and the nut driving the screw rotates around the radial axis of the screw and is moved by the shaft 30 via a bevel gear.
  • the brake 26 is useful when the winch 10 is stationary, in other words when the drum 12 is not rotating and a force less than the maximum acceptable force is exerted on the cable 14. In this situation, motor 24 is stopped. When it is desired to operate the winch 10 by actuating the motor 24, it is useful to release the brake 26.
  • the winch 10 comprises a mechanism for operating the brake 60.
  • the mechanism 60 has two extreme positions: a first position, brake released, allows the free rotation of the drum 12 and a second position, brake applied, in which the brake 26 opposes the rotation of the drum 12. It is possible to control the mechanism 60 continuously between the two positions extremes, in order to brake or gradually release the drum 12.
  • the mechanism 60 is coupled with the limiter of the variable torque limiter exerted by the elastic element 44. More precisely, the brake operating mechanism 60 is configured to deactivate the compression adjustment mechanism 46 of the first elastic element 44 in the first position of the brake 26.
  • the mechanism 60 comprises a plate 62 disposed between the elastic element 44 and the plate 34.
  • the plate 62 is movable in translation along the axis 22 In a movement to the left of Figure 1, the plate 62 compresses the spring 44 by moving it away from the plate 34. In other words, the plate 62 prevents the spring 44 from compressing the plates 34 to 42 between them.
  • the leftward movement of the plate 62 serves the brake 26. Conversely, for tighten the brake 26, the plate 62 is left free and the spring 44 can compress the plates 34 to 42 together.
  • the brake operating mechanism 60 may additionally comprise another elastic element 64 arranged between the plate 34 and the plate 62.
  • the elastic element 64 also deforms along the axis 22.
  • the plate 62 is left free in translation along the axis 22 and the elastic element 64 fully transmits the force exerted by the elastic element 44.
  • the element elastic 64 relaxes and no longer transmits the force exerted by the elastic element 44 in order to release the brake 26.
  • the elastic element 64 is calibrated to exert only the plate 34 only minimal. The elastic element 64 simply makes it possible to compensate for the functional clearances between the plates 34 to 42 with the lowest possible compression.
  • the winch 10 may include a control module 70 ensuring both the control of the motor 24 and the brake operating mechanism 60 in a coordinated manner. More precisely, the control module 70 authorizes the rotation of the motor 24 when the brake is released and prohibits the rotation of the motor 24 when the brake is applied.

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Abstract

L'invention concerne un treuil comprenant un tambour (12) tournant, un câble (14) pouvant s'enrouler sur le tambour (12) sur plusieurs couches (16, 18, 20), et un frein (26) de la rotation du tambour (12), le frein (26) étant calibré pour autoriser la rotation du tambour (12) au-delà d'un couple variable décroissant avec une augmentation de longueur de câble (14) enroulé sur le tambour (12).

Description

TREUIL EQUIPE D’UN LIMITEUR DE COUPLE VARIABLE
DESCRIPTION
[0001] Un treuil comprend généralement un tambour autour duquel s’enroule en câble supportant une charge. Un effort excessif appliqué au câble peut endommager le treuil et notamment le câble, le tambour ou sa motorisation. L’invention concerne la sécurité liée aux efforts anormaux pouvant s’exercer sur le câble d’un treuil.
[0002] Dans un treuil utilisé pour soulever la charge, les efforts transmis par le câble sont généralement bien maîtrisés. Il s’agit du poids de la charge. Une fois soulevée, l’effort reste sensiblement constant en considérant que la vitesse de traction est faible et n’évolue que peu. Il est aisé de protéger d’efforts perturbateurs au moyen d’une mesure de l’effort par exemple au moyen d’un capteur de force. Il est alors possible de comparer la mesure à une référence et d’informer l’utilisateur du treuil lorsque l’effort mesuré dépasse la référence permettant à l’utilisateur de réagir de façon adaptée, notamment en stoppant treuil.
[0003] Dans les treuils de remorquage, utilisés notamment à bord de navires ou d’hélicoptères pour mettre à l’eau différents objets tels que par exemple des antennes sonar, des capteurs sismiques ..., les variations d’effort sur le câble peuvent être très violentes et très soudaines. Ces variations peuvent être dues par exemple aux conditions de navigation du navire, ou à l’accrochage de l’objet remorqué sur un écueil.
[0004] Face à ces brutales montées en tension sur le câble, il est nécessaire de protéger le câble de la rupture, car dans bien des cas, le câble soumis à un effort excessif s’allonge et accumule ainsi de l’énergie potentielle qui peut se libérer instantanément en cas de rupture du câble. Ceci explique que lors de la rupture, le câble a des mouvements de fouettement très violent. Ces mouvements peuvent alors endommager les pales d’un hélicoptère ou l’intégrité de sa cabine ce qui représente un danger considérable pour l’hélicoptère et ses occupants. Dans le cas d’un navire, les opérateurs situés au voisinage du treuil et réalisant la mise à l’eau et le retrait des objets remorqués peuvent également être en danger en cas de rupture du câble.
[0005] La protection des personnes et des matériels doit naturellement être assurée, que le treuil soit ou non sous tension. [0006] Un moyen de se protéger de ces efforts violents est de surdimensionner le treuil, son câble et les équipements qui l’entoure afin qu’ils résistent aux efforts anormaux que le câble peut être amené à subir. Le surdimensionnement est rarement souhaitable car il nécessite une augmentation de masse importante des équipements, ce qui en pratique est impossible dans le cas des équipements embarqués sur un hélicoptère. Il en résulterait une masse incompatible avec ce type de porteur. Par ailleurs, même s’il est possible de protéger le treuil lui-même, il est quasiment impossible de protéger l’environnement du treuil et notamment les pales des rotors et la cabine elle-même.
[0007] Un autre moyen pour se protéger de ces surtensions est de laisser filer le câble au moyen d’un limiteur de couple sur l’axe du treuil. Le limiteur de couple autorise le tambour du treuil à glisser par rapport à son arbre d’entrainement pour permettre au câble de se dérouler, limitant ainsi l’effort qu’il subit.
[0008] La limitation de l’effort sur le câble au moyen d’un limiteur de couple présente cependant un inconvénient. Quand le câble s’enroule sur plusieurs couches, le couple à partir duquel le limiteur opère correspond à un effort variable sur le câble dépendant du nombre de couches qu’occupe le câble sur le tambour. Plus précisément, le couple est égal à l’effort sur le câble multiplié par le rayon de la couche d’enroulement. Pour un couple donné à partir duquel le limiteur opère, plus le câble est enroulé sur le tambour, plus l’effort exercé sur le câble pour déclencher le limiteur de couple diminue. En fonction des tolérances du limiteur de couple, et de la variation de diamètre d’enroulement du câble sur le tambour entre la première couche en contact avec le fût du tambour et la couche d’enroulement, il peut arriver que le dimensionnement soit impossible. Par exemple il est possible que le couple pour lequel on veut être sûr que le câble ait filé quand celui-ci est situé au niveau du fût du tambour soit inférieur au couple pour lequel on veut que le câble ne file pas quand celui-ci est en dernière couche du tambour.
[0009] L’invention vise à proposer une solution permettant d’assurer un glissement du câble pour un effort variant peu même lorsque le câble peut s’enrouler sur le tambour avec un nombre important de couches. [0010] A cet effet, l’invention a pour objet un treuil comprenant un bâti, un tambour pouvant tourner par rapport au bâti autour d’un axe de rotation , un câble pouvant s'enrouler sur le tambour sur plusieurs couches, un frein de la rotation du tambour, le frein étant calibré pour autoriser la rotation du tambour au-delà d'un couple variable décroissant avec une augmentation de longueur de câble enroulé sur le tambour et un mécanisme de réglage du couple exercé par le frein comprenant un système vis- écrou dont l’écrou est entrainé en rotation avec le tambour, et dont une translation de la vis entraînée par l’écrou est configurée pour régler le couple exercé par le frein.
[0011] Dans un mode de réalisation particulier, le frein comprend au moins une première plaque mobile en translation par rapport au bâti selon l’axe de rotation du tambour et immobilisée en rotation par rapport au bâti autour de l’axe de rotation du tambour, au moins une seconde plaque immobilisée en rotation par rapport au tambour autour de l’axe de rotation du tambour, un élément de compression disposé pour compresser la première plaque contre la seconde plaque selon l’axe de rotation du tambour, le mécanisme de réglage étant configuré pour régler la compression de l’élément de compression en fonction de la rotation du tambour.
[0012] L’élément de compression peut être un premier élément élastique exerçant un effort proportionnel à sa longueur selon l'axe de rotation du tambour.
[0013] Le treuil peut comprendre un mécanisme de manoeuvre du frein entre deux positions, une première position permettant la libre rotation du tambour et une seconde position dans laquelle le frein s'oppose à la rotation du tambour jusqu'au couple variable.
[0014] Le treuil peut comprendre un moteur permettant de faire tourner le tambour, et un module de commande autorisant la rotation du moteur dans la première position du mécanisme de manoeuvre du frein et interdisant la rotation du moteur dans la seconde position du mécanisme de manoeuvre du frein.
[0015] Le mécanisme de manoeuvre du frein est avantageusement configuré pour désactiver le mécanisme de réglage dans la première position du frein.
[0016] Le mécanisme de manoeuvre du frein peut comprendre une troisième plaque disposée entre le premier élément élastique et la première plaque, la troisième plaque étant mobile en translation selon l'axe de tambour, et dans lequel le mécanisme de manoeuvre du frein est configuré pour comprimer le premier élément élastique en l'écartant de la première plaque dans sa première position et pour laisser libre la troisième plaque dans sa seconde position.
[0017] Le mécanisme de manoeuvre du frein peut comprendre un second élément élastique disposé entre la première plaque et la troisième plaque.
[0018] L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente un mode de réalisation préféré d’un treuil conforme à l’invention.
[0019] Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
[0020] La figure 1 représente schématiquement un exemple de treuil 10 selon l’invention. Le treuil 10 comprend un tambour 12 et un câble 14 pouvant s’enrouler sur le tambour 12. Le câble 14 peut s’enrouler sur plusieurs couches autour du tambour 12. Sur la figure 1 , deux couches complètes 16 et 18 et une couche partielle 20, appelée couche d’enroulement, sont représentées. Plus on enroule de câble 14, plus le nombre de couches augmente. Le tambour 12 est mobile en rotation autour d’un axe 22. La rotation du tambour 12 permet d’enrouler et de dérouler le câble 14 en fonction du sens de rotation. La rotation peut être motorisée au moyen d’un moteur 24, par exemple disposé à l’intérieur du tambour 12.
[0021] Selon l’invention, le treuil 10 comprend un frein 26 de la rotation du tambour 12. Dans l’exemple représenté, le frein 26 comprend des surfaces venant au contact l’une de l’autre pour assurer le freinage. Un premier type de surfaces est immobilisé en rotation par rapport à un bâti 28 du treuil 10 et un second type de surfaces est immobilisé en rotation par rapport au tambour 12. Par immobilisation en rotation, on entend : suppression d’un degré de liberté en rotation autour de l’axe 22. Une liaison complète permet l’immobilisation en rotation. Alternativement à la liaison complète, mis à part le degré de liberté en rotation supprimé, d’autres degrés de liberté peuvent subsister, notamment pour permettre le positionnement des deux types de surfaces l’une par rapport à l’autre en évitant des chaînes de cotes trop serrées. Les deux types de surfaces peuvent frotter l’une contre l’autre jusqu’à l’arrêt du tambour 12. L’invention s’intéresse au freinage de parking et au glissement possible du frein 26 pour éviter que le câble 14 ne subisse une tension trop importante. Le frein 26 peut aussi être utilisé pour ralentir la rotation du tambour 12 par transformation de l’énergie cinétique du tambour 12 en énergie thermique par friction des deux surfaces. Alternativement, d’autres types de freins peuvent être mis en oeuvre dans le cadre de l’invention, par exemple en transformant l’énergie cinétique du tambour 12 en une autre énergie, par exemple électrique ou pneumatique.
[0022] Le frein 26 est calibré pour autoriser la rotation du tambour 12 au-delà d’un couple variable croissant avec une augmentation de longueur de câble 14 enroulé sur le tambour 12. Lorsque le tambour 12 est à l’arrêt, pour un nombre donné de couches de câble 14 enroulé sur le tambour 12, l’effort de traction sur le câble 14 est égal au couple résistant maintenant le tambour 12 à l’arrêt divisé par le rayon de la couche d’enroulement, la couche 20 sur la figure 1. Si on souhaite éviter une détérioration voire une rupture du câble 14, il est important de limiter l’effort de traction sur le câble. Pour ce faire, on définit un effort maximum au-delà duquel le câble doit pouvoir « filer >>. En d’autre termes, au-delà de l'effort maximum, le tambour 12 se met en rotation sous la traction du câble 14 pour permettre au câble 14 de se dérouler et ainsi éviter de dépasser l’effort maximum de traction autorisé. Du fait de nombre variable de spires enroulées sur le tambour 12, en faisant varier le couple maximum encaissé par le frein en fonction de la longueur de câble déroulé, il est possible de maintenir l’effort relié à ce couple le plus constant possible sur toute la longueur du câble.
[0023] Pour être le plus précis possible et conserver un effort bien constant, il serait nécessaire de faire varier le couple maximum du frein 26 en fonction du quantième de la dernière couche de câble enroulé. Si le treuil 10 dispose d’un trancannage (connu en anglais sous le nom de « spooling gear ») permettant de ranger au mieux les couches sur le tambour 12, ce trancannage peut transmettre l’information de changement de couche qui permet d’incrémenter le couple maximum du frein. Alternativement, pour simplifier le treuil 10, il est possible de faire varier de façon continue le couple maximum du frein en approximant les incréments. Le mode de réalisation de la figure 1 s’inscrit dans cette variation continue du couple maximum du frein au-delà duquel le frein glisse en permettant la rotation du tambour 12 et le déroulement du câble 14.
[0024] Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le tambour 12 est solidaire d’un arbre 30 s’étendant selon l’axe 22. L’arbre 30 est relié au bâti 28 au moyen d’un palier tournant 32 schématisé sur la figure 1 . Il peut s’agir de roulements portant l’ensemble du tambour 12 et de son arbre 30. Tout autre type de palier est possible. L’arbre 30 peut aussi être utilisé pour transmettre l’énergie du moteur 24 au tambour 12.
[0025] Dans l’exemple représenté, le frein 26 comprend trois plaques 34, 36 et 38 mobiles en translation par rapport au bâti 28 selon l’axe 22. Les plaques 34, 36 et 38 sont immobilisées en rotation par rapport au bâti 28 autour de l’axe 22. Le frein comprend aussi deux plaques 40 et 42 immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30. Au moins une des plaques 40 ou 42 est libre en translation par rapport à l’arbre 30. Les plaques 34, 36 et 38, immobilisées en rotation par rapport au bâti 28 et les plaques 40 et 42, immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30, sont alternées. Pour assurer le freinage du tambour 12, les plaques 34, 36 et 38 viennent comprimer en sandwich les plaques 40 et 42. En pratique, l’invention peut être mise en oeuvre quel que soit le nombre de plaques immobilisées en rotation par rapport au bâti 28 et le nombre de plaques immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30 dès que ces plaques sont en regard les unes des autres et qu’un moyen de mise en pression de ces deux types de plaques est prévu. Le couple résistant que le frein 26 peut opérer pour s’opposer à la rotation du tambour 12 est proportionnel à la surface et au nombre d’interfaces entre les deux types de plaques et à l’effort exercé pour presser les plaques les unes contre les autres. Ainsi, pour limiter l’effort à exercer, il peut être avantageux d’augmenter le nombre de plaques des deux types. Dans l’exemple représenté, il y a une plaque immobilisée en rotation par rapport au bâti 28 de plus que de plaques immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30. Dans l’exemple représenté, deux plaques immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30, les plaques 40 et 42, sont mises en oeuvre. Afin de permettre la compression de la plaque 36, les plaques 40 et 42 doivent posséder un degré de liberté en translation par rapport à l’arbre 30 tout en restant immobilisée en rotation par rapport par rapport à l’arbre 30. La liaison entre les plaques 40, 42 et l’arbre 30 peut être assurée par des cannelures s’étendant selon l’axe 22. Par ailleurs, les plaques 40 et 42 sont immobilisées en rotation par rapport à l’arbre 30 qui est lui-même solidaire du tambour 12. Il serait également possible de remplir la fonction des deux plaques 40 et 42 par un des flasques du tambour 12.
[0026] Les différentes plaques 34 à 42 sont, par exemple, à section circulaire autour de l’axe 22. Les deux types de plaques 34, 36 et 38 d’une part et 40 et 42 d’autre part ont le même diamètre ce qui simplifie la réalisation du frein 26. Toute autre forme de plaque est possible. Il est même possible de prévoir plusieurs plaques d’un des types en regard d’une seule plaque de l’autre type. Il est par exemple de possible prévoir une paire de patins, immobilisés en rotation par rapport au bâti 28 autour de l’axe 22, venant comprimer un disque solidaire du tambour 12. Plusieurs paires de patins peuvent être mis en oeuvre autour d’un même disque.
[0027] Le frein 26 comprend un élément de compression disposé pour compresser les plaques 34 à 42 les unes contre les autres. Sur la figure 1 , l’élément de compression est un élément élastique 44 est représenté sous forme de plusieurs ressorts hélicoïdaux. Un seul ressort hélicoïdal s’enroulant autour de l’axe 22 peut également être mis en oeuvre. L’effort de compression est proportionnel à la longueur L de l’élément élastique 44 selon l’axe 22. Tout autre élément de compression peut également être employé. La compression peut par exemple être hydraulique ou pneumatique, l’effort de compression étant proportionnel à la pression du fluide utilisé.
[0028] Le frein 26 comprend également un mécanisme de réglage 46 du couple exercé par le frein. Dans l’exemple représenté sur la figure 1 , le mécanisme de réglage 46 permet de régler l’effort exercé par l’élément de compression 44 en fonction de la rotation du tambour 12. Plus précisément, lorsque le tambour 12 tourne de façon à dérouler le câble 14, le nombre de couches de câble 14 enroulé sur le tambour 12 diminue et le mécanisme de réglage 46 est configuré pour que l’effort exercé par l’élément de compression 44 diminue de façon à réduire le couple maximum que le frein 26 peut exercer avant glissement. La variation de l’effort exercé par l’élément de compression 44 en fonction de la rotation du tambour 12 est définie de façon à maintenir l’effort exercé sur le câble 14 correspondant au couple maximum du frein 26 sensiblement constant ou tout au moins sensiblement constant entre deux couches d’enroulement successives du câble 14 tout au long de son enroulement autour du tambour 12.
[0029] Lorsque l’élément de compression 44 est un élément élastique dont on cherche à faire varier la longueur L en fonction de la rotation du tambour 12, le mécanisme de réglage 46 est configuré pour transformer un mouvement de rotation du tambour 12 en mouvement de translation d’une des extrémités de l’élément élastique 44. Un système vis-écrou est bien adapté à cette transformation de mouvement. D’autres mécanismes de transformation de mouvement sont également possibles, comme un mécanisme à came ou un mécanisme à excentrique. On peut également mettre en oeuvre un vérin linéaire double effet permettant de déplacer l’extrémité réglable de l’élément élastique 44. Les chambres du vérin sont alimentées par une pompe double sens actionnée par la rotation de l’arbre 30. Pour revenir au système vis-écrou, l’arbre 30 peut être fileté et un écrou coopérant avec ce filetage peut prendre appui contre l’élément élastique 44 pour en régler la longueur L. Le filetage permet d’établir une fonction linéaire entre la position angulaire du tambour 12 autour de son axe 22 et le couple maximum du frein. Le pas du filetage définit la pente de la fonction linéaire.
[0030] Il est possible que la pente souhaitée nécessite un pas du filetage trop faible pour être réalisé facilement sur l’arbre 30 et sur l’écrou associé. Il est alors possible de prévoir une réduction de vitesse entre la rotation du tambour 12 et celle de l’écrou comme représenté sur la figure 1. Plus précisément, le mécanisme de réglage 46 comprend un pignon 48 solidaire de l’arbre 30 et une roue dentée formant un écrou 50 et engrenant avec le pignon 48. Le nombre de dents du pignon 48 est plus faible que celui de l’écrou 50, permettant ainsi une réduction de vitesse entre le tambour 12 et l’écrou 50. Une vis 52 coopère avec l’écrou 50 et appuie sur une cale 54 sur laquelle l’élément élastique 44 prend appui. La rotation du tambour 12 déplace la cale 54 en translation selon l’axe 22. Alternativement à un train d’engrenage simple comme celui formé par la roue dentée 48 et l’écrou 50, tout autre mécanisme de réduction de vitesse est bien entendu possible entre l’arbre 30 et l’écrou 50. On peut par exemple prévoir un mécanisme à chaîne, un mécanisme comprenant plusieurs trains d’engrenage, un train épicycloïdal...
[0031] D’autres formes de freins peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l’invention. Il est par exemple possible de mettre en oeuvre un frein, communément appelé frein à tambour, dans lequel une surface cylindrique intérieure d’axe 22 tourne avec l’arbre 30. A l’intérieur de cette surface, des patins mobiles radialement par rapport à l’axe 22 viennent en appui contre la surface cylindrique intérieure. Les patins sont liés en rotation au bâti 28 autour de l’axe 22. Le couple de freinage est fonction de l’effort d’appui des patins contre la surface cylindrique intérieure. Le mécanisme de réglage du couple vient alors déplacer radialement les patins pour modifier le couple exercé par le frein. Dans le mécanisme de réglage du couple, on retrouve un système vis-écrou. La translation de la vis est radiale et l’écrou entraînant la vis tourne autour de l’axe radial de la vis et est mû par l’arbre 30 par l’intermédiaire d’un renvoi d’angle.
[0032] Le frein 26 est utile lorsque le treuil 10 est à l’arrêt, autrement dit lorsque le tambour 12 ne tourne pas et qu’un effort inférieur à l’effort maximum acceptable est exercé sur le câble 14. Dans cette situation, le moteur 24 est à l’arrêt. Lorsque l’on souhaite manoeuvrer le treuil 10 en actionnant le moteur 24, il est utile de desserrer le frein 26. A cet effet, le treuil 10 comprend un mécanisme de manoeuvre du frein 60. Le mécanisme 60 possède deux positions extrêmes : une première position, frein desserré, permet la libre rotation du tambour 12 et une seconde position, frein serré, dans laquelle le frein 26 s’oppose à la rotation du tambour 12. Il est possible de commander le mécanisme 60 de façon continue entre les deux positions extrêmes, afin de freiner ou de relâcher progressivement le tambour 12. C’est dans la position où le frein 26 est serré que les plaques 34 à 42 sont compressées les unes contre les autres et que le tambour 12 reste immobile tant que le couple variable donné n’est pas atteint. Lorsque le frein 26 est desserré, le moteur 24 peut agir comme limiteur de couple en autorisant le câble 14 à filer si un effort excessif lui est appliqué. Avantageusement, le mécanisme 60 est couplé avec le limiteur du limiteur de couple variable exercé par l’élément élastique 44. Plus précisément, le mécanisme de manoeuvre du frein 60 est configuré pour désactiver le mécanisme de réglage de compression 46 du premier élément élastique 44 dans la première position du frein 26.
[0033] Un exemple de mécanisme de manoeuvre du frein 60 est représenté sur la figure 1. Le mécanisme 60 comprend une plaque 62 disposée entre l’élément élastique 44 et la plaque 34. La plaque 62 est mobile en translation selon l’axe 22. Dans un mouvement vers la gauche de la figure 1 , la plaque 62 comprime le ressort 44 en l’écartant de la plaque 34. Autrement dit, la plaque 62 empêche le ressort 44 de comprimer entre elles les plaques 34 à 42. Le mouvement vers la gauche de la plaque 62 dessert le frein 26. A l’inverse, pour resserrer le frein 26, la plaque 62 est laissée libre et le ressort 44 peut comprimer les plaques 34 à 42 entre elles.
[0034] Le mécanisme de manoeuvre du frein 60 peut comprendre, en complément, un autre élément élastique 64 disposé entre la plaque 34 et la plaque 62. L’élément élastique 64 se déforme également selon l’axe 22. Lorsque le frein 26 est serré, la plaque 62 est laissé libre en translation selon l’axe 22 et l’élément élastique 64 transmet intégralement l’effort exercé par l’élément élastique 44. Au contraire, lorsque la plaque 62 est déplacée vers la gauche, l’élément élastique 64 se détend et ne transmet plus l’effort exercé par l’élément élastique 44 afin de desserrer le frein 26. Dans cette position du frein, l’élément élastique 64 est taré pour n’exercer que la plaque 34 qu’un effort minime. L’élément élastique 64 permet simplement de rattraper les jeux fonctionnels entre les plaques 34 à 42 avec une compression la plus faible possible.
[0035] Alternativement, à la disposition de la plaque 62 et de l’élément élastique 64 représenté sur la figure 1 , il est possible de positionner un dispositif de manoeuvre du frein sur la droite des plaques 34 à 38 en permettant une translation de la plaque 38 entre une position, frein serré, où l’élément élastique 44 appuie sur la plaque 34 et une position, frein desserré, où l’appui de l’élément élastique 44 est quasi nul, au rattrapage des jeux fonctionnels près. Cependant cette disposition du dispositif de manoeuvre du frein à droite rend plus difficile la réalisation du dispositif de manoeuvre du frein.
[0036] Le treuil 10 peut comprendre un module de commande 70 assurant à la fois la commande du moteur 24 et du mécanisme de manoeuvre du frein 60 de façon coordonnée. Plus précisément le module de commande 70 autorise la rotation du moteur 24 lorsque le frein est desserré et interdisant la rotation du moteur 24 lorsque le frein est serré.

Claims

REVENDICATIONS Treuil comprenant un bâti (28), un tambour (12) pouvant tourner par rapport au bâti (28) autour d’un axe de rotation (22), un câble (14) pouvant s’enrouler sur le tambour (12) sur plusieurs couches (16, 18, 20), un frein (26) de la rotation du tambour (12), le frein (26) étant calibré pour autoriser la rotation du tambour (12) au-delà d’un couple variable décroissant avec une augmentation de longueur de câble (14) enroulé sur le tambour (12) et un mécanisme de réglage (46) du couple exercé par le frein (26) comprenant un système vis- écrou (50, 52) dont l’écrou (50) est entrainé en rotation avec le tambour (12), et dont une translation de la vis (52) entraînée par l’écrou (50) est configurée pour régler le couple exercé par le frein (26). Treuil selon la revendication 1 , dans lequel le frein (26) comprend au moins une première plaque (34, 36, 38) mobile en translation par rapport au bâti (28) selon l’axe de rotation (22) du tambour (12), et immobilisée en rotation par rapport au bâti (12) autour de l’axe de rotation (22) du tambour (12), au moins une seconde plaque (40, 42) immobilisée en rotation par rapport au tambour (12) autour de l’axe de rotation (22) du tambour (12), un élément de compression (44) disposé pour compresser la première plaque (34, 36, 38) contre la seconde plaque (40, 42) selon l’axe de rotation (22) du tambour (12), et dans lequel le mécanisme de réglage (46) est configuré pour régler la compression de l’élément de compression (44) en fonction de la rotation du tambour (12). Treuil selon la revendication 2, dans lequel l’élément de compression est un premier élément élastique (44) exerçant un effort proportionnel à sa longueur (L) selon l’axe de rotation (22) du tambour (12). Treuil selon l’une des revendications précédentes, comprenant un mécanisme de manoeuvre du frein (60) entre deux positions, une première position permettant la libre rotation du tambour (12) et une seconde position dans laquelle le frein (26) s’oppose à la rotation du tambour (12) jusqu’au couple variable.
5. Treuil selon la revendication 4 comprenant un moteur (24) permettant de faire tourner le tambour (12), et un module de commande (70) autorisant la rotation du moteur (24) dans la première position du mécanisme de manoeuvre du frein (60) et interdisant la rotation du moteur (24) dans la seconde position du mécanisme de manoeuvre du frein (60).
6. Treuil selon l’une des revendications 4 ou 5, en tant que revendication dépendante de la revendication 2, dans lequel le mécanisme de manoeuvre du frein (60) est configuré pour désactiver le mécanisme de réglage (46) dans la première position du frein (26).
7. Treuil selon la revendication 6, dans lequel le mécanisme de manoeuvre du frein (60) comprend une troisième plaque (62) disposée entre le premier élément élastique (44) et la première plaque (34), la troisième plaque (62) étant mobile en translation selon l’axe (22) de tambour (12), et dans lequel le mécanisme de manoeuvre du frein (60) est configuré pour comprimer le premier élément élastique (44) en l’écartant de la première plaque (34) dans sa première position et pour laisser libre la troisième plaque (62) dans sa seconde position.
8. Treuil selon la revendication 7, dans lequel le mécanisme de manoeuvre du frein (60) comprend un second élément élastique (64) disposé entre la première plaque (34) et la troisième plaque (62).
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