Brevet FR2380089A1 — publié le 19780908

La présente invention se réfère à la fabrication en continu des gaines en fil métallique enroulé à spires jointives, telles qu'on les utilise notamment dans les transmissions à câble sous gaine dites "Bowden". Les gaines du genre en question sont obtenues à l'heure actuelle en enroulant sur lui-même à l'aide de molettes rotatives et/ou d'un mandrin axial intérieur tournant sur lui-même, un fil d'acier ou autre métal provenant d'une masse de réserve appropriée et plus particulièrement d'une bobine montée à rotation de manière à pouvoir se dévider par déroulement. Le mandrin est établi de façon à ce que la gaine glisse sur lui à mesure qu'elle se forme. Il sort donc de la machine de fabrication une longueur de gaine qui avance en tournant sur elle-même à la vitesse imposée par les molettes et/ou le mandrin, cette vitesse devant être aussi élevée que possible (de 4 000 à 6 000 t/mn) pour des raisons évidentes d'abaissement du prix de revient.En dépit des dispositifs de guidage qu'on prévoit pour recevoir cette gaine, on ne peut guère lui laisser dépasser une longueur de 25 à 50 mètres sans risquer de se heurter à des blocages ou coincements. On doit donc la couper en éléments successifs que d'ordinaire on soude ensuite bout à bout pour établir des longueurs commercialisables beaucoup plus grandes. On conçoit que cette façon d'opérer comporte de nombreux inconvénients. Elle implique tout d'abord des opérations supplémentaires de découpage et de soudage embout. D'autre part, quel que soit le soin apporté au soudage, il en résulte des points singuliers ou irrégularités. I1 est plus particulièrement difficile, sinon impossible, d'obtenir que les spires adjacentes à un point de soudure soient appliquées fortement et régulièrement l'une contre l'autre comme on l'obtient lors de l'opération d'enroulement en vrillant le fil amené au mandrin dans le sens suivant lequel il s'enroule sur celui-ci.Dans ces conditions quand on procède ensuite à la plastification de la gaine, comme cela est indispensable dans la plupart des applications pour assurer son étanchéité, la matière plastique utilisée risque de pénétrer à l'intérieur à travers l'un des points précités en obturant ainsi le passage axial. On pourrait certes songer a éviter ces inconvénients en maintenant la gaine angulairement fixe avec le mandrin intérieur s'il en est prévu un, et en faisant tourner les molettes autour de son axe. Mais alors on devrait également faire tourner autour de cet axe la bobine de réserve elle-même et en raison de la masse impor tante de celle-ci (de 1 à 2 tonnes), on serait limite à une vitesse de rotation ridiculement faible, absolument incompatible avec les impératifs de production. Conformément à l'invention l'on amène axialement le fil à partir d'une réserve fixe à un dispositif enrouleur entraîné en rotation générale autour de l'axe choisi pour la formation de la gaine et l'on fait comporter à ce dispositif des moyens pour impartir au fil avant son point d'enroulement une contrainte élastique de torsion (vrillage) dans le sens de cet enroulement. On comprend que le fil arrive vers le dispositif enrouleur sans tourner sur lui-même, de sorte que la rotation de ce dernier lui impartit obligatoirement une torsion qui, pour un observateur situé vers l'entrée de ce fil dans le dispositif et tourné vers ce dernier, est orientée en sens inverse du sens d'enroulement de la gaine tel que le voit un autre observateur regardant le dispositif à partir de la sortie de cette gaine. La contrainte élastique résultant de cette torsion, si elle était conservée par le fil jusqu'à son point d'enroulement, tendrait à provoquer l'écartement des spires les unes des autres.Mais si les moyens de torsion portés par le dispositif enrouleur agissent en sens inverse de cette contrainte et, s'ils ont été convenablement prévus en fonction de la limite de déformation élastique du fil, ils peuvent effacer la contrainte précitée pour lui en imposer une autre en sens inverse de la précédente, c'est-à-dire dans le sens de l'enroulement, et qui assure ainsi l'application des spires successives les unes contre les autres. Le dispositif enrouleur comporte avantageusement deux molettes rotatives dont l'ensemble tourne avec lui autour d'un mandrin fixe. Quant aux moyens de torsion, ils sont préférablement constitués par un couple de galets qui serrent le fil entre eux sur son parcours radial d'arrivée aux molettes et au mandrin, ces galets étant portés par un support monté à rotation sur le dispositif précité autour de l'axe de la partie du fil sur laquelle ils agissent, et entraîné à une vitesse proportionnelle à celle du dispositif enrouleur lui-même, par exemple à partir d'une roue dentée fixe co-axiale au dispositif, à travers un train d'engrenages porté par celuici. Enfin suivant une autre caractéristique de l'invention, pour maintenir le mandrin angulairement fixe dans l'espace tout en laissant entièrement libre son extrémité à partir de laquelle la gai ne doit sortir, sans gêner l'arrivée axiale du fil au dispositif enrouleur vers l'extrémité de celui-ci opposée à celle de sortie de la gaine, on monte ce mandrin à rotation dans le dispositif autour de l'axe de celui-ci et on le relie à une roue dentée coaxiale fixe (qui peut être la meme que celle sus-mentionnee) par un second train d'engrenages également porté par le dispositif et convenablement dimensionné à cet effet. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en élévation avec arrachement partiel montrant un appareil suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe horizontale suivant II-II (fig. 1) dans laquelle le plan des coupes partielles de fig. 1 a été indi qué en I-I. Fig. 3 est une coupe de détail à plus grande échelle montrant le parcours radial du fil à l'intérieur de l'anneau tournant de l'appareil. Fig. 4 est une coupe de détail à grande échelle suivant IV-IV (fig. 1), montrant un mécanisme de réglage d'un galet de serrage du fil. L'appareil représenté de façon générale en fig. 1 comprend une embase 1 sur laquelle sont montés deux supports set 3. Le premier est équipé d'un palier à billes 4 par l'intermédiaire duquel il porte à rotation un bout d'arbre 5a solidaire d'un corps cylindrique 5. L'extrémité opposée de ce corps est fixée par des vis 6 à un anneau massif 7 (fig. 1 et 2) dont le plan moyen passe par l'axe de l'ensemble 5a-5. A l'opposé du corps 5 l'anneau 7 est creusé d'un alésage co-axial à ce corps et dans lequel est monté un roulement à billes 8 disposé d'autre part sur un arbre 9 fixé au support 3 suivant l'axe de l'ensemble 5a-5 précité. On aperçoit en 10 deux tiges transversales entaillées pour le passage de l'arbre 9 et qui redoivent des écrous appropriés de manière à bloquer celuici dans le support précité. A l'anneau 7 est d'autre part fixée par des vis 11 une poulie 12 qui entoure l'arbre 9 avec un jeu notable entre cet anneau et le support 3 pour recevoir une courroie 13, laquelle s'enroule d'autre part sur la poulie 14 d'un moteur électrique 15 porté par un carter 16 fixé au support 3 et entourant ladite courroie. On comprend que le corps 5, l'anneau 7 et la poulie 14 forment un ensemble rigide qui, sous l'effet du moteur 15, tourne en bloc autour de l'axe commun des roulements 4 et 8. Le support 2 porte sur sa face opposée au support 3 deux flasques 17 entre lesquels sont montés deux couples de galets 18 disposés à rotation libre sur des axes 19 fixés aux flasques, ces galets étant propres à serrer entre eux un fil métallique arrivant de la gauche en fig. 1 à travers un guide 21 fixé aux flasques 17. L'agencement est tel que le fil 20 suive un parcours qui coïncide avec l'axe du bout d'arbre 5a. Le fil ainsi guide s'engage dans un alésage axial 5b du bout d'arbre précité pour déboucher dans une creusure latérale 5c du corps 5. I1 passe sur un galet de détour 22 monté fou sur un axe transversal 23 à l'intérieur de la creusure 5c et parvient ainsi à un guide tubulaire 24 fixé obliquement à l'anneau 7 dans le plan moyen de celui-ci. I1 arrive à un autre galet de détour 25 monté sur un axe 26 supporté par une chape 27 fixée sur la périphérie dudit anneau à une position telle qu'au sortir de ce galet le fil avance radialement en direction du centre suivant un rayon perpendiculaire à l'axe de rotation de l'ensemble tournant. Avant de parvenir au centre le fil 20 passe entre deux galets de serrage 28 portés par une double chape 29 solidaire d'un bout d'arbre creux 30 (fig. 3) monté à rotation dans l'anneau 7 par l'intermédiaire de roulements 31 et percé d'un alésage axial BOa pour le passage du fil. Comme montré le bout d'arbre 30 porte une roue d'engrenage conique 32 qui engrène avec une autre roue conique 33 solidaire d'un bout d'arbre également monté à rotation dans l'anneau 7 par le moyen de roulements appropriés, cette roue 33 formant intermédiaire entre la précédente 32 et une troisième 34 calée en bout de l'arbre fixe 9. On comprend que de ce fait quand l'anneau 7 tourne autour de cet arbre 9, la roue 32 est entraîné en rotation dans un sens qui, pour un observateur lié à l'anneau, est le même que celui de la roue 34, c'est-à-dire l'inverse du sens de rotation absolu de l'anneau. L'appareil représenté comprend encore un mandrin fixe 35 disposé à I1 intérieur de l'anneau, co-axialement à l'axe de rotation de l'ensemble tournant. Ce mandrin est solidaire d'une queue 36 (fig. 2) portée par des roulements 37 montés dans un alésage axial de l'anneau 7. La queue 36 porte une roue conique 38 que deux intermédiaires coniques 39, 40 (fig. 1) relient à la roue fixe 34 précitée. On notera que les deux roues 38 et 34 sont identiques, de sorte que lorsque l'anneau 7 tourne, la roue 38 est maintenue fixe dans l'espace avec la queue 36 et le mandrin 35. Pour assurer l'enroulement du fil 20 autour du mandrin fixe 35 il est encore prévu deux molettes 41 (fig. 1 et 2) portées par des chapes 42 elles-m8mes reçues à coulissement dans des traverses 43 diamétralement fixées sur l'une et l'autre face de l'anneau 7. Les chapes 42 sont réglables en position par le moyen de vis de pression 44 bloquée par des contre-écrous 45. On comprend que si les molettes 41 sont ainsi convenablement réglées, le fil 20 s'enroule sur le mandrin 35 avec la pré-contrainte de torsion qui lui est impartie par les galets 28 du fait de la rotation de la chape 29. La gaine 46 ainsi réalisée sur le mandrin 35 par l'enroulement du fil 20 glisse sur ce dernier en direction de la droite en fig. 1 et 2. Elle passe entre deux galets de guidage 47 (fig. 2) dont les axes 48 sont portés par une chape 49 fixée à l'extrémité de l'arbre fixe 9 en avant de la roue conique 34 dans le sens de déplacement de la gaine (soit donc à gauche de cette roue sur le dessin). Les galets 47 retiennent la gaine 46 dans le sens angulaire en l'emp8- chant ainsi de tourner sur elle-même avec l'anneau 7. Au sortir des galets 47 la gaine 46 s'engage dans un alésage axial 9a de l'arbre 9 pour sortir par l'extrémité opposée de celui-ci. Elle passe alors entre un dernier couple de galets 50, 51 dont le premier est porté par un support mobile sollicité au serrage par un ressort 52, tandis que le second est relié par des engrenages appropriés avec un interrupteur tournant 53 qui émet des impulsions électriques propres à actionner un compteur de longueur de gaine, non figuré. Après les galets 50, 51 la gaine 46 sort de l'appareil par une tuyère ou guide 54. Elle peut être directement enroulée sur un support approprié, puisqu'elle ne tourne pas sur elle-mème. Le fonctionnement ressort des explications qui précèdent. Le fil 20 provenant de la masse de réserve passe entre les galets 18 qui l'empêchent de tourner sur lui-même. Du fait de la rotation du guide 24 il subit-une torsion d'un tour par tour de l'ensemble tournant 5-7-12 de l'appareil, cette torsion étant dans le sens de rotation pour un observateur situé à gauche en fig. 1. Le fil ainsi tordu arrive aux galets 28 dont le support (chape 29) tourne autour du fil lui-même et il est facile de voir que ces galets impartissent ainsi au fil une torsion opposée à celle précitée. Les choses sont réglées de manière qu'après ces deux torsions opposées le fil conserve une pré-contrainte dans le sens voulu pour son enroulement à spires jointives sur le mandrin 35 sous lteffet des molettes 41 en constituant ainsi la gaine 46. En raison du mentonnet dont sont pourvues les molettes, la gaine 46 est sans cesse repoussée vers la droite pour passer entre les galets 47 qui l'empêchent de tourner sur elle-même. L'interrupteur tournant 53 permet de connaître sa longueur à chaque instant. On notera, bien entendu, que l'appel du fil 20 est assuré par son enroulement sur le mandrin 35. On conçoit par ailleurs que pour un fonctionnement satisfaisant il est indispensable que dans les couples de galets de serrage ceux-ci soient fermement appliqués contre le fil. Pour assurer cette condition l'on pourrait prévoir des dispositifs élastiques, mais dans l'appareil décrit l'on a préféré agencer des mécanismes à excentrement permettant de rapprocher de façon positive les axes des galets en regard. Fig. 4 montre à titre d'exemple une forme d'exécution d'un tel mécanisme pour les galets 18. L'axe 19 comporte une portée excentrée 19a pour recevoir à rotation le galet 18 correspondant. Il traverse les deux flasques 17 par deux autres portées 19b, 19c de diamètres différents non excentrées. I1 comporte une tête de manoeuvre L9d grâce à laquelle on peut le régler angulairement autour de l'axe des portées l-9b, l9c. Enfin son extrémité libre fi letée porte un écrou de blocage 55. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui prècède n'a été donnée qu'à titre d'exemple, qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication en continu de gaines en fil métallique enroulé à spires jointives, du genre dans lequel le fil arrive à partir d'une réserve fixe à des molettes qui l'enroulent autour d'un mandrin sur lequel la gaine ainsi constituée glisse axialement, des moyens étant prévus pour précontraindre élastiquement le fil en torsion avant l'enroulement et dans le sens de celuici, caractérisé en ce qu'on amène le fil de la réserve fixe à un dispositif enrouleur entraîné en rotation générale autour de l'axe choisi pour la formation de la gaine et en ce ou'on fait comporter à ce dispositif les moyens propres à impartir au fil la précontrainte élastique de torsion. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on monte les molettes d'enroulement sur le dispositif enrouleur de façon que leur ensemble tourne avec celui-ci, tandis qu'on maintient fixe le mandrin axial. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise les moyens de précontrainte élastique du fil en torsion sous la forme d'un couple de galets de serrage qui serrent le fil sur son parcours d'arrivée aux molettes et au mandrin, en montant ces galets dans un support porté à rotation par le dispositif enrouleur autour de l'axe de la partie du fil sur laquelle les galets agissent, ce support étant entraîné à une vitesse proportionnelle à celle du dispositif lui-même. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour maintenir le mandrin fixe sans gêner l'arrivée du fil au dispositif enrouleur, on monte ce mandrin å rotation dans ledit dispositif et on l'entraîne positivement, par rapport à celui-ci à une vitesse égale et de sens opposé à celle de ce dispositif. 5. Appareil à molettes et mandrin d'enroulement pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : - un dispositif enrouleur tournant autour d'un axe géométrique fixe, ce dispositif portant le système de molettes pour le faire tourner autour dudit axe - des moyens pour amener axialement le fil à enrouler au dispositif précité - des moyens pour empêcher la torsion que la rotation du dispositif enrouleur impartit au fil, de remonter sur celui-ci en amont de l'appareil - des moyens pour maintenir le mandrin d'enroulement angulairement fixe suivant l'axe de rotation du dispositif enrouleur - des moyens pour impartir au fil métallique en amont des molettes et du mandrin, une précontrainte élastique de torsion dans le sens voulu pour obtenir un enroulement à spires jointives - et des moyens pour évacuer axialement la gaine à partir du mandrin tout en l'empêchant de tourner sur elle-même. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de précontrainte du fil en torsion comprennent d'un part un couple de galets de serrage porté par un support monté à rotation sur le dispositif enrouleur lui-même autour d'un axe coïncidant substantiellement avec le trajet du fil sur ledit dispositif en amont des molettes d'enroulement, d'autre part des moyens pour entraîner ce support à une vitesse proportionnelle à celle de rotation du dispositif mui-meme. 7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du support des galets de serrage comme prennent un train d'engrenages qui relie ce support à une roue dentée axiale maintenue fixe. 8. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir le mandrin fixe suivant l'axe de rotation du dispositif enrouleur comprennent un système de palier axial porté par le dispositif et par lequel le mandrin est lui même supporte,et et un train d'engrenages reliant le mandrin ainsi mon- té à une roue dentée axiale maintenue fixe. 9. Appareil suivant l'ensemble des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte une unique roue dentée axiale fixe pour commander à la fois la rotation du support des galets de serrage et la non-rotation du mandrin. 10. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les systèmes de guidage du fil portés par le dispositif enrouleur imposent à ce fil d'abord un trajet oblique à partir de son entrée axiale dans ledit dispositif, puis un trajet radial entre la périphérie de ce dispositif et le point d'enroulement, les moyens de précontrainte élastique de torsion étant prévus sur ce trajet radial.