Brevet FR2380217A1 — publié le 19780908

L'invention concerne un mécanisme combiné de renversement de marche et de maintien de charge, notamment pour des treuils desti- nés à etre utilisés sur des camions, équipé d'un moteur d'entraine- ment qui ne tourne que dans un sens et peut être couplé -de préférence par un arbre articulé- avec l'arbre d'entraînement du mécanisme. I1 est connu d'entraîner des treuils à l'aide d'un engrenage à vis sans fin, qui est autobloquant, afin que les charges soulevées par le treuil puissent etre maintenues sans l'aide d'un frein de maintien. Les engrenages à vis sans fin autobloquants ont toutefois un mauvais rendement, qui peut etre inférieur à 50%. Du fait de ce mauvais rendement, l'engrenage chauffe de façon considérable. Pour cette raison, il faut calculer l'engrenage avec de grandes dimensions; de ce fait, il est très comateux, si l'on veut éviter qu'après quelques tractions de câble seulement il soit porté à une température si élevée qu'elle empêche de continuer le travail. Le but de l'invention est de procurer un mécanisme pour entraîner des treuils et analogue, qui permette de soulever une charge avec un rendement élevé -par exemple d'environ 90%- et comporte un dispositif de renversement de marche et de maintien de charge avec lequel on puisse abaisser la charge soulevée avec l'arbre d'entraînement tournant dans le même sens de rotation que pour la soulever, et qu'on puisse, le cas échéant, la bloquer lorsqu'elle est soulevée. Un tel mécanisme combiné doit être de construction simple, avoir une durée de vie élevée, et être robuste pour faire face aux efforts importants qui se présentent lors du sauvetage de véhicules accidentés. Ce but est atteint avec un mécanisme du type précité en prévoyant, conformément à l'invention, que l'arbre de sortie du mécanisme, couplé à un treuil ou analogue, peut être relié à l'arbre d'entraînement par un accouplement pouvant être embrayé et débrayé à volonté et, parallèlement à cet accouplement, par un accouplement à roue libre et un groupe de pignons montés en série avec celui-ci, ce groupe de pignons étant fortement autobloquant et provoquant l'inversion du sens de rotation entre l'arbre d'entraînement et l'élément d'accouplement de l'accouplement à roue libre relié au groupe de pignons.De façon avantageuse, le groupe de pignons peut être réalisé sous forme d'engrenages hélicoîdaux et dans ce cas, le groupe de pignons est constitué par un premier pignon hélicoïdal relié à l'arbre d'entraînement, une vis sans fin disposée orthogonalement et un deuxième pignon hélicoldal disposé parallèlement au premier, mais le groupe de pignons peut être également réalisé sous forme d'engrenage droit. Afin de décharger l'engrenage hélicoïdal lorsqu'on soulève une charge, un autre développement de l'invention prévoit que, parallèlement à l'engrenage hélicoldal, est monté un engrenage constitué par au moins quatre pignons dentés; dans ce cas, chacun des deux pignons hélicôldaux est relié à un pignon coaxial et entre les deux pignons sont disposés deux pignons intermédiaires en prise respectivement avec un des pignons. Les deux pignons coaxiaux aux pignons hélicoïdaux peuvent, dans ce cas, être réalisés sous forme de pignons coniques, et les deux pignons intermédiaires également réalisés comme pignons coniques, peuvent être placés sur un arbre intermédiaire commun.Une disposition particulièrement économique pour l'engrenage est obtenue si les pignons coaxiaux aux pignons hélicoldaux, ainsi que les deux pignons intermédiaires, sont réalisés sous forme de pignons dentés droits, et sont disposés avec leurs axes parallèles, les deux pignons intermédiaires engrenant ensemble avec chacun des pignons extérieurs coaxiaux à leurs pignons hélicoïdaux. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une forme de réalisation représentée schématiquement sur le dessin, sur lequel : la figure I montre la disposition du mécanisme; on a supprimé le carter et quelques paliers de roulement par lesquels les arbres du mécanisme représenté sont montés dans le carter non représenté; la figure 2 est une coupe transversale à travers l'engrenage hélicoïdal, selon la ligne II; la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III à travers l'engrenage droit à quatre éléments parallèles à l'engrenage hélicoïdal; la figure 4 montre une partie de l'accouplement à roue libre vue en élévation, vu dans le sens de la flèche IV de la figure 1, à grande échelle; et la figure 5 est une coupe selon la ligne brisée V/V de la figure 1. Le mécanisme combiné de renversement de marche et de maintien de charge représenté ici sans son carter, comporte un arbre d'entraînement 1 et un arbre de sortie 2, auquel peut être accouplé un treuil (non représenté; L'arbre d'entrainement 1 peut être entraîné par l'intermédiaire d'un arbre articulé (non représenté) par le moteur à combustion interne d'un camion (également non représenté) sur lequel est placé le mécanisme représenté. Sur l'arbre de sortie 2 sont clavetées deux couronnes d'angle tronconiques 3 et 4 axialement espacées. La couronne inférieure 3 est en prise avec un pignon conique 5, qui est monté à rotation par un roulement à aiguilles 6 sur l'arbre d'entraînement 1. Sur le c8té frontal du moyeu 7 du pignon conique 5 tourné vers l'arbre d'entraînement, sont disposés les crabots 8 qui peuvent être amenés en prise avec les crabots 9 d'un manchon de commande 10, lorsque le manchon, solidaire en rotation de l'arbre d'entratnement 1 par une clavette 11, est déplacé axialement vers le pignon conique 5 et qu'il s'établit alors une liaison rigide en rotation entre le pignon conique 5 et l'arbre d'entraînement 1.Le couple d'entraînement du moteur peut alors être transmis par l'arbre d1 entraînement l tournant dans le sens de la flèche 12 à 1' arbre de sortie 2, de sorte que ce dernier tourne dans le sens de la flèche 13 et, ce faisant, entraîne pour lever ou tirer une charge non représentée, le treuil également non représenté. La couronne conique supérieure 4 est clavetée comme la couronne inférieure 3 sur l'arbre de sortie 2 et elle est en prise avec un deuxième pignon conique 14. Ce dernier s'appuie à rotation par un palier radial 15 contre un arbre supérieur à vis sans fin 17, et par un deuxième palier radial 18, il est guidé dans le carter d'engrenage non représenté. Le pignon conique supérieur comporte un accouplement à roue libre 19 dont une portion frontale schématique est représentée sur la figure 4; cet accouplement est débrayé lorsque l'arbre à vis sans fin supérieur 17 tourne dans le sens de la flèche 20, en sens inverse de l'arbre d'entraînement 1, qui tourne dans le sens de la flèche 12. Ce sens de rotation opposé est transmis à l'arbre à vis sans fin supérieur 17 par l'intermédiaire d'un pignon hélicoïdal 21 placé sur l'arbre d'entrainement 1, par un deuxième pignon hélicoldal 22 placé sur l'arbre à vis sans fin supérieur 17, ainsi que par une roue à vis sans fin 23 engrenant avec les deux pignons hélicoïdaux, laquelle est montée à rotation sur un tourillon 24, comme on le voit en coupe axiale sur la figure 2; ce tourillon est fixé dans le carter (non représenté) et s'étend transversalement à l'arbre d'entraînement 1 et à l'arbre supérieur à vis sans fin 17. L'engrenage hélicoldal constitué par les deux pignons héli cordiaux 21 et 22 et par la roue à vis sans fin 23 est fortement autobloquant; pour éviter un échauffement inacceptable, il est déchargé par un engrenage 25 à quatre éléments placé en parallèle. Cet engrenage est constitué par deux roues dentées droites extér-ieures 26 et 27 et deux roues intermédiaires 28 et 29; qui sont en prise ensemble et avec chacune des deux roues dentées droites extérieures 26 et 27 et tournent librement sur des tourillons 30, 31 vissés dans une paroi intermédiaire 32 du carter, indiquée eh partie seulement sur la figure 1. La roue dentée droite extérieure inférieure 26 est solidarisée en rotation de l'arbre d'entraînement 1 par une clavette 33; par contre, la roue dentée droite extérieure supérieure 27 est montée sur l'arbre supérieur à vis sans fin 17, de façon à pouvoir y tourner de façon limitée.Cette roue dentée supérieure 27 comporte, comme on le voit sur la figure 5, sur son côté frontal de moyeu tourné vers le pignon conique supérieur 14, une saillie d1entraînement qui, dans la position d'entraînement représentée, vient appuyer contre une clavette 35 placée dans l'arbre à vis sans fin 17 lorsque, lors de la descente de la charge qui sera décrite plus loin, celle-ci, agissant dans le sens de la flèche 36, tend à faire tourner en sens inverse des flèches 13 et 20 respectivement l'arbre de sortie 2 par l'intermédiaire du tambour d'enroulement (non représenté) et l'arbre à vis sans fin 17 par l'intermédiaire du pignon conique supérieur 14. L'accouplement à roue libre 19 agit alors selon la figure 4 sur l'arbre à vis sans fin 17 en le faisant tourner en sens inverse dans le sens d'entrainement indiqué par la flèche 37. Dans le détail, les phases de fonctionnement du mécanisme de renversement de marche et de maintien de charge représenté, se déroulent comme suit 1.- Enroulement du cable sur le treuil ou soulèvement de la charge Lorsque 1 'arbre d' entraînement 1 est entraîné dans le sens de la flèche 12 par le moteur du véhicule (non représenté) par l'intermédiaire d'un arbre articulé (égalemént non représenté), il s'opère une transmission de couple de rotation, par l'accouplement à crabotage constitué par les crabots 8 et 9 et le manchon 10, au pignon conique 5, et de là par la couronne d'angle 3 à l'arbre de sortie 2.Simultanément, l'arbre d'entraînement 1 entraîne le pignon hélicoïdal 21 qui, toutefois, du fait de son autoblocage, ne peut pas entraîner l'arbre à vis sans fin 17 situé en haut. I1 en résulterait que l'arbre d'entraînement 1 ne pourrait pas tourner non plus. Afin d'éliminer l'autoblocage, l'arbre d'entraînement 1 agit sur l'engrenage droit 25. La saillie d'entraînement 34 du pignon denté extérieur supérieur 27 vient alors appuyer contre la clavette 35.Etant donné que le jeu entre l'arbre d'entraînement 1 et les pignons dentés 26 à 29 de l'engrenage 25 est pratiquement nul, alors que le jeu entre le pignon hélicoïdal 21 et l'arbre à vis sans fin supérieur 17 est maximal, il est possible que le pignon hélicoldal supérieur entraîné par l'intermédiaire de l'engrenage 25 tourne en synchronisme avec le pignon hélicoïdal inférieur: du fait de la décharge qui en résulte, l'autoblocage de l'engrenage hélicoïdal 21, 22, 23 ne peut pas s'opérer, et dans ce cas simulta nément l'accouplement à roue libre 19 est dégagé. 2.- Maintien de la charge. L'arbre de sortie 2 essaie, sous l'action de la charge tirant dans le sens de la flèche 36, d'inverser le sens de rotation. L'accouplement à roue libre 19 est entraîné dans le sens du blocage par l'intermédiaire de la couronne d'angle supérieure 4 et du pignon conique supérieur 14, et cet accouplement entraîne l'arbre à vis sans fin supérieur 17 dans le même sens de rotation, indiqué par la flèche 20, que lors du levage de la charge. Entre l'arbre à vis sans fin supérieur 17 et la roue à vis sans fin 23, il y a autoblocage. Du fait de la rotation inverse de l'arbre de sortie 2, l'arbre d'entraînement 1 essaie également de prendre le sens de rotation opposé. Ceci est toutefois impossible étant donné que 11 arbre à vis sans fin supérieur 17 aurait le même sens de rotation, et pour cette raison, la roue à vis sans fin 23 serait obligée en même temps de tourner vers la droite et vers la gauche. On a ainsi l'assurance d'un autoblocage absolu.Du fait de l'effet de changement de sens de rotation orienté vers la flèche 13, le manchon à crabots 8, 9, 10 est déchargé et peut ainsi être facilement débrayé; dans ce cas, le manchon 10 est repoussé vers la gauche jusqu'à ce que les crabots 8 et 9 ne soient plus en prise. 3.- Descente de la charge. D'abord le manchon à crabots est débrayé de la façon décrite précédemment. L'arbre de sortie 2 a le même sens de rotation, indiqué par la flèche 12, que lors du levage de la charge, étant donné que le sens de rotation de l'arbre articulé et du moteur ne peut pas changer. Tiré par la charge pendant au cable non représenté, l'arbre à vis sans fin 17 tourne par l'intermédiaire de l'accouplement à roue libre 19 et, ce faisant, entraîne le pignon hélicoïdal 23. Du fait que l'arbre d'entraînement 1 est entraîné par l'arbre articulé.non représenté, on a l'assurance que l'arbre à vis sans fin 17 et la roue vis sans fin 23 ne peuvent tourner en sens inverse qu'à la vitesse qui a été prédéterminée par l'arbre d'entraînement 1.L'autoblocage de l'engrenage hélicoïdal a pour effet que la vitesse de l'arbre à vis sans fin supérieur s'adapte avec précision à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 1. L'avantage particulier de la réalisation conforme à l'inven- tion du mécanisme combiné de renversement de marche et de maintien de charge, consiste en ce que, pour lever la charge, ou pour la tirer, l'entraînement des treuils s'opère par l'intermédiaire des pignons coniques 3 et 5 et des roues dentées droites 26 à 29 et qu'on obtient, dans ce cas, un rendement d'environ 90%, tandis que seuls le maintien et la descente de la charge sont effectués par l'intermédiaire d'un engrenage hélicoïdal 21, 22, 23 ayant un frottement intérieur élevé. Dans les cas d'utilisation de treuils sur des camions, qui se présentent régulièrement, le levage, ou la traction, d'une charge l'emporte de beaucoup sur le fonctionnement décrit en 3, pour la descente de la charge. Par rapport aux engrenages à vis sans fin autobloquants connus antérieurement, l'avantage du mécanisme conforme à l'invention est qu'on peut effectuer pratiquement autant de tractions que l'on veut dans le sens "levage de la charge" sans qu'il en résulte un échauffement anormal. Sur la plupart des camions, il n'existe que des commandes auxiliaires avec un seul sens de rotation. Mais pour pouvoir abaisser une charge qui a été levée, il faut changer le sens de rotation. Dans l'exemple de réalisation représenté, ceci s'opère par l'intermédiaire de la couronne d'angle supérieure 4, du pignon conique supérieur 14, de l'accouplement à roue libre alors en position d'entraînement 37 et des pignons hélicoïdaux 21 et 22 qui, avec leur roue à vis sans fin 23 ainsi que l'engrenage à dentures droites 25 fonctionnant en parallèle, provoquent l'inversion du sens de rotation. REVENDICATIONS 1.- Mécanisme combiné de renversement de marche et de maintien de charge, notamment pour des treuils destinés à être utilisés sur des camions, équipé d'un moteur d'entraînement qui ne tourne que dans un sens et qui peut être couplé -de préférence par un arbre articulé- avec l'arbre d'entraînement du mécanisme, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (2) du mécanisme peut être relié à l'arbre d'entraînement (1) par un accouplement (8,9,10) pouvant être embrayé et débrayé à volonté, et, parallèlement à cet accouplement, par un accouplement à roue libre (19) et par un groupe de pignons (21,22, 23) montés en série avec celui-ci, ce groupe de pignons étant autobloquant et provoquant l'inversion du sens de rotation entre l'arbre d'entraînement (1) et l'élément d'accouplement de l'accouplement à roue libre (19) relié au groupe de pignons. 2.- Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe de pignons (21,22,23) est réalisé sous forme d'engrenage hélicoïdal. 3.- Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le groupe de pignons est constitué par un premier pignon hélicoldal (21) relié à l'arbre d'entraînement (1), une vis sans fin (23) disposée orthogonalement par rapport à celui-ci et un deuxième pignon hélicoïdal (22) disposé parallèlement au premier 4.- Mécanisme selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'on prévoit parallèlement à l'engrenage héli cotidal (21,22,23) un engrenage à roues dentées (25). 5. - Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des deux pignons hélicoldaux (21,22) est relié à un pignon denté coaxial (26127), et qu'entre ces deux pignons sont disposés deux pignons intermédiaires (28,29) respectivement en prise avec un des pignons. 6.- Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pignons (26,27) et les pignons intermédiaires (28,29) sont réalisés sous forme de pignons à denture droite. 7.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (2) est disposé perpendiculairement à l'arbre d'entraînement (1). 8.- Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (2) porte deux couronnes d'angle (3,4) coniques éloignées l'une de l'autre, avec chacune desquelles engrène chacun de deux autres pignons coniques (5,14) coaxiaux respectivement à l'un des pignons hélicoïdaux (21,22). 9. - Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que 11 accouplement à roue libre (19) est monté dans le moyeu des pignons coniques (14). 10.- Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyeu (7) de l'autre pignon conique (5) est réalisé sous forme d'une partie, non mobile axialement, d'un manchon à crabots, qui coopère avec un manchon (10) monté rigide en rotation et mobile axialement sur l'arbre d'entraînement (1), lequel manchon est muni de crabots correspondants sur son côté frontal tourné vers le moyeu. 11.- Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le pignon (27) coaxial au deuxième pignon hélicoïdal (22) est monté libre sur l'arbre commun (17), et qu'entre le pignon et l'arbre est placée au moins une saillie d'entraînement (34,35). 12.- Mécanisme selon la revendication 11, caractérisé en ce que la saillie d'entraSnement (34,35) ne provoque un entraînement par coopération de formes que dans le sens de rotation "levage de la charge", entre le pignon (27) et son arbre (17) et le deuxième pignon hélicoldal (22), mais permet toutefois, en sens inverse, à l'arbre (17) de tourner librement de 3600.