Brevet FR2398689A1 — publié le 19790223

t' invention a pour objet un dispositif de sécurité pour les treuils qui sont installés sur divers appareils utilisés couramment sur les chantiers de eonstruction tels que les monte-charges, les élévateurs de matériaux, les potences de levage, les grues de terrasse, etc.. Le r8le de ce dispositif est de prévenir une tension excessive du câble métallique pendant son enroulement sur le treuil ou une tension nulles ou mou du cable,pendant son déroulement. Dans de nombreux cas, les treuils des appareils en question sont entratnés par un moteur électrique; il en est résulté que la plupart des dispositifs de sécurité qui ont été proposés sont conçus pour agir sur des interrupteurs électriques branchés sur les fils d'alimentation du moteur. Toute- fois, comme il existe de nombreux chantiers où L'énergie électrique n'est pas disponible, on trouve dans le commerce beaucoup d'appareils de levage ou de déplacement de matériaux qui sont mAs par un moteur thermique; celui-ci est fréquemment un moteur à essence de faible puissance. Merme dans ces circonstances, les dispositifs de sécurité sont conçus pour agir sur des interrupteurs électriques insérés dans le circuit d'allumage du moteur. On est donc obligé de remettre en marehe ce dernier chaque fois que le dispositif de sécurité a fonctionné.Pour ne pas avoir à accomplir cette remise en marche du moteur, on peut employer le dispositif décrit dans le brevet français n 75-13 927 mais ceci nécessite une surveillance attentive du moteur car il faut intervenir pour le mettre au ralenti avant son arrêt complet. Or, cette opération se répète fréquemment, par exemple chaque fois que la charge arrive a' la fin de sa course. le but principal de l'invention est donc d'apporter un dispositif de sécurité à action purement mécanique, qui ne met en jeu aucun élément élactrique et qui ne risque nullement d'arrêter le moteur d1entrainement du treuil que ce dispositif protège Quel-que soit le type du moteur, électrique ou thermique, qui est chargé d'entrainer un treuil de déplacement des charges, il est prévu entre ce moteur et le treuil un embrayage mécanique ayant un levier de manoeuvre a' trois positions: une position correspond â l'enroulement du cabale, la position opposée correspond au déroulement du cible et la troiieme position, interme'diaire, est un point mort du levier corresoondant au débrayage du moteur. Selon l'invention, le treuil ou un élément qui lui est associé est monté déplaçable contre l'action d'un moyen elastique taré sous l'effet de la tension du cible métallique de ce treuil cependant qu'un organe de commande apte å agir sur le levier de ltembrayage est monté par rapport à ce levier à une position relative qui dépend de l'étant de compression du moyen élastique taré, l'agencement étant tel que l'état de compression du ressort lorsque le cabale est soumis à un effort préféterminé entratne une pesition relative de l'organe de commande qui correspond à la mise au point mort du levier de l'embrayage. le dispositif de l'invention peut titre établi pour protéger le treuil à l'une quelconque des fins de course du câble, soit contre une tension excessive de celui-ci quand la charge arrive contre une butée de fin de course haute, soit contre le dévidage à vide ou mou du câble quand le crochet u la benne destinée à la charge est arrêtée par une butée de fin de course basse, ou par un obstacle quelconque. le dispositif de l'invention peut aussi etre établi pour avoir un effet double et assurer une protection à l'une et à l'autre fin de course du câble. Selon un premier aspect de l'invention, l'ensemble du treuil, de l'embrayage avec son levier de manoeuvre et dumo teur d'entraSnement est monté pivotant autour d'un axe et un moyen élastique taré est disposé pour s'opposer au pivotement de cet ensemble; un organe de commande constitué par une butée fixe est placé pour entre rencontré par le levier de manoeuvre ou par un prolongement de ce levier quand la tension du cabale métallique du treuil prend une valeur autorisant le pivotement de l'ensemble sous l'effet de l'organe élastique taré. Selon un second aspect de l'invention, une poulie de guidage du cabale métallique portée par un bras est associée au treuil et c'est ce bras qui peut pivoter autour d'un axe contre l'action d'un moyen élastique taré; l'organe de commande apte à agir sur le levier de manoeuvre de l'embrayage est constitué par une butée mobile fixée à une tringle qui est attachée au bras et qui se déplace par suite du pivotement de celui-ci; cette butée peut agir sur le bras de manoeuvre ou sur un élément associé à ce dernier. Dans un mode de réalisation de l'invention, selon son second aspect, le dispositif de sécurité est prévu pour agir dans le sens de l'enroulement et dans le sens du dérou lement du câble métallique et il comprend deux ressorts tarés disposés coaxialement ayant une surface d'appui fixe et un bras monté pivotant autour d'un axe de pivotement; ce bras porte une poulie sur laquelle passe le capable du treuil et il est muni d'une tringle ayant deux butées susceptibles d'agir sur le bras de manoeuvre, ou sur un élément associé à celui-ci, dans deux sens opposés. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les ressorts agissent contre une came solidaire du bras pivo tant, la surface active de cette came présentant un décro chement qui provoque un écrasement sur une distance déterminée du ressort taré correspondant à une élévation de la tension du c ble au-delà d'une valeur prédéterminée. Pour mieux faire apprécier l'invention, on donnera maintenant une description de deux exemples de réalisation, On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'un treuil muni d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention pour l'arrêt automatique de ce treuil en fin de course haute de la charge, - la figure 2 est une vue de capté d'un treuil muni d'un dispositif de llinvention pour l'arrêt automatique de ce treuil en fin de course haute et en fin de course basse de la charge, - la figure 3 est une vue générale schématique d'un élévateur de charges à échelle inclinable équipé d'un disposi tif de sécurité selon la figure 2, - la figure 4 est une vue de c8té à plus petite échelle d'un dispositif selon l'invention constituant un ensem ble complet pour un treuil quelconque, la figure 5 est une vue agrandie de détail montrant le profil de la came du dispositif de la figure 4. Pour faciliter la description du dispositif de l'invention on se référera d'abord au cas plus simple permet tant un arrtt automatique à la fin de course haute seulement d'une charge élevée d'un niveau bas à un niveau supérieur. On doit entendre par fin de course haute non seulement le point le plus élevé atteint normalement par la charge déplacée mais aussi, par extension, tout point de la course où le mouvement de la charge serait entravé et dont il résulterait un effort excessif de traction exercé sur le cabale. En effet, le dispo sitif de sécurité doit empocher toute rotation du treuil tendant à enrouler le câble quand la charge est arrêtée dans son déplacement afin de prévenir tout risque de rupture. Inversement, on admettra que l'exPression fin de course basse désigne le point d'arrewt inférieur de tout crochet, benne ou chariot destiné à porter une charge ainsi que tout point d'arrêt accidentel pendant la course de des cente susceptible de donner lieu comme le point d'arrêt normal à la suppression de la tension du cible et à un dévidage libre de ce capable. Dans l'exemple décrit ici, le treuil 1 est entrné par un moteur thermique 2 par l'intermédiaire d'un embrayage 3. Celui-ci est équipé d'un levier de manoeuvre 4 pouvant occuper une position de point mort O ou de débrayage à laquelle il est dessiné en trait plein sur la figure 1, une position M dessinée en trait mixte d'enroulement du ctble métallique 5 du treuil ou position d'embrayage pour la montée de la charge, et une position D également dessinée en trait mixte de déroulement du cible métallique 5 ou position de descente de la charge. Dans tous les cas, la descente de la charge ne se fait pas librement, elle a lieu sous la retenue du treuil 1 par l'intermédiaire du cabre 5. L'ensemble treuil 1 - embrayage 3 - moteur 2 repose sur une semelle 6 qui est montée pivotante autour d'un axe 7 et un moyen élastique taré 8 supporte la semelle 6 en un point éloigné de l'axe 7. Dans le cas particulier de cet exemple, le moyen élastique taré 8 est, avantageusement, un ressort hélicoidal de compression et il est placé de façon a' permettre un déplacement de l'ensemble treuil - embrayage " moteur par pivotement autour de l'axe 7 sous l'effet d'une tension plus forte impose au câble 5 pendant l'enroulement de ce cible sur le treuil 1. Un organe de commande 9 capable d'agir sur Te levier de manoeuvre 4 est constitué dans ce cas particulier par une butée fixe 10 montée à une extrémité d'un support 11. Cette butée fixe 10 est disposée pour entre rencontrée soit directement par le levier 4 soit par un prolongement 12 de celui Ce prolongement 12 peut être une branche s'étendant vers l'avant du treuil et prenant en même temps que le levier 4 trois positions N, O, D. Pendant la montée de la charge, le levier de manoeuvre 4 et le prolongement 12 occupent la position M d1embrayage. S'il arrive qu'une butée ou un obstacle quelconque arrente le mouvement de la charge, la tension d'enroulement du cAable 5 s'èlève et quand cette tension atteint une valeur prédéterminée, l'ensemble treuil 1 - embrayage 3 - moteur 2 pivote autour de l'axe 7 en comprimant le ressort 8. Du fait de ce pisote- ment, le prolongement 12 rencontre la butée 10 et le levier de manoeuvre 4 est repoussé à a position O de point mort qui débraye le treuil 1 du moteur 2. En variante, la butée 10 peut être remplacée, comme organe de commande du levier de débrayage 4, par une gaine contenant un cible attaché d'une part à la semelle 6, d'autre part au prolongement 12 du levier 4. tsrsque le dispositif de l'invention doit servir à interrompre le déroulement du câble métallique 5 à la fin de course basse de la charge, il suffit d'inverser la position de organe de commande 9 qui doit alors repousser le levier de manoeuvre 4 de sa position D à sa position 0. Ceci se produit sous l'effet d'un ressort taré 8 qui s' allonge, en repoussant vers le haut la semelle 6, puisque la tension du cabre métallique 5 diminue. On déerira plus loin, un exemple d'un dispositif de sécurité agissant dans les deux sens. Ainsi qu'il est fréquent sur certains appareils de levage le câble métallique 5 passe autour d'une poulie de guidage 13; cette derniere est déplaçable le long d'un arbre 14 placé parallèlement au treuil 1. Ceci assure un enroulement en couches réguliers superposées du câble 5 sur le treuil 1. Selon l'invention, il est préférable dtadjoindre au treuil 1, un rouleau 15, parallele au treuil 1 et interposé entre celui-ci et la poulie 13. te câble 5 glisse sur ce rouleau, en sens longitudinal, quand il accompagne la poulie 13. le role du rouleau 15 est de rendre l'angle a du câble 5 avec la verticale constant et indépendant du diamètre d'enroulement ( le diamètre faible correspond au dessin en trait plein, le diametre important correspond au dessin en trait mixte) et du sens d'enroulement ( par le haut en trait plein par le bas en trait mixte) du cible 5 sur le treuil. L'exemple de réalisation illustré par la figure 2 comprend plusieurs des pièces de la figure 1; on les a désignées par les mêmes références et on ne les décrira pas à nouveau. Dans ce qui suit on se bornera à expliquer les différences avec l'exemple précédent. L'ensemble treuil 1 - embrayage 3 - moteur 2- est fixe; la poulie de renvoi 13 qui lui est associée est montée déplaçable sous l'effet de la tension du cible metallique 5 par l'intermédiaire de l'arbre 14 et d'un bras 16, au moins. Ce bras 16 peut pivoter autour d'un axe 17. l'organe de commande 9 est une tige 18 articulée sur le bras 16 et munie de deux butées espacées 19 20. Ces dernières sont places de part et d'autre du prolongement 12 et son aptes, respectivement, à remettre celui-ci de l'une de ses positions d'embrayage M ou D à sa position O de débrayage selon que le bras 16 pivote dans un sens on dans l'autre- Ce pivotement est provoqué par l'un ou l'autre de deux ressorts tarés 8A, 8B, disposés coaxialement et interposes entre le bras 16 et une surface d'appui fixe 21. La tension normale du câble métallique 5 étant différente pendant la montée de la charge et pendant la descente à vide, les ressorts 8t et 8B sont tarés à des valeurs différentes. Quand la tension du câble 5 est comprise entre des valeurs normales predéterminées, le ressort 8Q qui doit intervenir en cas de surcharge est détende tandis que le ressort 8B qui doit intervenir en cas d'insuffisance de tension du cAbale 5 est comprimé, ainsi que le montre la figure 2. tes ressorts 8A, 8B sont enveloppés par des douilles 22, 23, respectivement qui autorisent leur détente et qui limitent ieur blocage total. La douille 22 du ressort 81 a une paroi transversale 24 qui slétend entre les deux ressorts et qui sert d'appui à ces derniers. Le débattement du ressort 83 est possible par rapport à cette paroi transversale 24 parce que la force de tarage de ce ressort est nettement plus faible que celle du ressort 8A et qu'elle n'influe pas sur ce dernier. Une tige 25 traverse les deux ressorts et la paroi transversale 24; elle est pourvue de deux écrous dont l'un est arrêté par la surface d'appui fixe 21 et dont l'autre limite la détente du ressort 8B. Le bras 16 est attelé par des moyens non représentés à la douille 23 qui contient le ressort 8B. Si un fait quelconque provoque pendant l'enroulement du cible 5, une tension excessive de ce dernier, le ressort 8A est comprimé, le bras 16 pivote dans le sens indiqué par une flèche F et la butée 19 rencontre le prolongement 12 et le remet de la position M d'enroulement ou de montée de la charge à sa position de débrayage 0. Inversement, si un fait quelconque supprime la tension du cible 5 pendant son déroulement, le ressort 8B se détend dès que sa valeur de tarage n' est plus atteinte; le bras 16 pivote dans le sens indiqué par une flèche f et la butée 20 rencontre le prolongement 12 du levier de manoeuvre et elle le repousse de sa position D de déroulement à sa position de débrayage 0. Le dispositif de l'invention se prête bien à la réalisation d'un ensemble complet de sécurité susceptible entre monté sur tout treuil existant, ainsi que le montre la figure 4. Sur une plaque porteuse 30 sont montés le bras 16 pouvant osciller autour d'un pivot 17, le rouleau 15 qui dirige le cible 5 au voisinage du treuil. âpres la poulie 13 portée par le bras 16, la plaque 50 porte deux galets fous 31, 32, entre lesquels passe le cible Se Ainsi celui-ci peut prendre toute direction voulue sans que ceci perturbe le fonctionnement du dispositif.La plaque porteuse 30 est encore pourvue d'une semelle d'appui fixe 21 contre laquelle s'appuient les ressorts 8A-8B de la façon décrite plus haute Dans cet exemple, la tige 25 se termine par une chape contenant un galet 33 qui est poussé par les ressorts 8A-83 contre la face active 34 d'une came 35. Celle-ci est fixée au bras 16; sa face active 34 présente un décrochement 36 de sorte que, quand la tension du câble 5 augmente, à partir d'une valeur de cette tension déterminée par le tarage du ressort EA, l'écrasement de celui-ci se fait brusquement sur une distance déterminée par la dénivella tion d de la came 35. Ainsi, on a l'assurance que la butée de la tige 18 remet de façon certaine le levier 4 à sa position de débrayage 0. Bien entendu, la disposition particulière décrite ici, en sens vertical, des ressorts 8A-8B et de la came 35 n'est pas imposée par l'invention. Ces ressorts pourraient titre placés horizontalement pour agir sur une came montée sur un côté du bras 16 ou sur un organe fixé à celui-ci. Le dispositif de sécurité de ltinvention est utilisable sur tous les appareils de déplacement de charges équipés d'un treuil. Il est particulièrement avantageux sur les appareils élévateurs à échelle inclinable comme celui de la figure 3. Un tel appareil comprend un chassies 26 portant un treuil 1 entrain par un moteur 2 par l'intermédiaire d'un embrayage 3, comme décrit plus haut. Une échelle 27 sert au coulissement d'un chariot 28 pour élever des matériaux sous 11 effet du chable métallique 5 du treuil 1 guidé par des poulies convenablement placées. T'échelle 27 peut avoir des inclinaisons très différentes gracie à des moyens qu'il ntest pas utile de décrire ici. L'une des positions de l'échelle 27 est dessinée en trait plein et une autre est dessinée en trait mixte. Le dispositif de sécurité monté sur cet appareil n'est représenté que partiellement sur la figure 3; ---------- il peut entre constitué avantageusement par un ensemble comme celui de la figure 4 bien que la plaque pt;euse 30 soit mise sur la figure 3 pour la clarté du dessin. Toutefois, dans ce cas les galets fous 31, 32 sont supprimés, pour la raison suivante. Quand l'échelle 27 occupe sa position la plus proche de l'bo- riontale, pour une même charge 28 à élever, la tension T2 du ctble est moins élevée aue la tension 1 quand 1# échelle est proche de la verticale. En fait, cette valeur varie avec le cosinus de lgangle d'inclinaison de l'échelle. Comme le rouleau 15 du dispositif assure une inclinaison constante du cible 5 entre la poulie de guidage 13 et le treuil 1, ainsi qui on l'a expliqué plus haut, en dépit d'une inclinaison de l'échalle variant de 10 à 450 par rapport à la verticale, on peut adopter un agencement général tel que l'angle b1 du câble 5 autour de la poulie 13 se referme et tende vers une valeur b2 quand l'échelle 27 est moins dressée.On a alors une résultante R qui tend à s 'accroitre en même temps que la tension diminue de T1 à T2. Cet effet de compensation fait que l'on obtient sur la partie 13 une force R qui varie peu en direction (l'angle b1 valant 1550 et l'angle b1 1450) et en grandeur (la variation par rapport à une valeur moyenne est de 3,6% environ) bien que la tension T2 soit plus faible que la tension 11. On ebtient donc, de cette façon, la protection de l'échelle 27 elle-meme contre tout emploi qui la surchargerait alors que, quand cette échelle se rapproche de l'horizontale, la tension du câble/intérieure à sa valeur normale admissible pour une charge normale P. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de sécurité pour treuil entrainé en rotation par l'intermédiaire d'un embrayage ayant un levier de manoeuvre pouvant occuper une position N d'enroulement d'un cale métallique pour la montée d'une charge et une position n de déroulement du mme cible pour la descente, de part et d'autre d'une position O de débrayage, le câble agissant sur un élément déplaçable contre l'effet d'un organe élastique taré, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de commande (9) apte à agir sur le levier de manoeuvre (4) de l'embrayage et monté par rapport à ce levier (4) à une position relative qui dépend de l'état de compression du moyen élastique taré (8), un état de compression prédéterminé de ce moyen élastique taré (8) entratnant une position relative de l'organe de commande (9) qui correspond à la mise an point mort O du levier de manoeuvre (4) de l'embrayage à partir de l'une des positions d'embrayage M, D de ce levier (4). 2 - Dispositif de sécurité selon la revendication 1 associé à un treuil dont l'ensemble est monté pivotant autour d'un axe contre l'action d'un moyen élastique taré, caractérisé en ce que l'organe de commande (9) est constitué par une butée fixe (10) placée pour être rencontrée par le levier de manoeuvre t4) ou un prolongement (12) de celui-ci quand la tension du câble prend une valeur autorisant le pivotement de l'ensemble sous l'effet de l'organe élastique taré (8). 3 - Dispositif selon la revendication 1, associé à un treuil ayant une poulie de guidage du cible métallique et portée par un bras monté pivotant autour d'un axe contre l'action d'un organe élastique taré, caractérisé en ce que l'organe de commande (9) est constitué par une butée mobile (19, 20) fixée à une tringle (18) attachée au bras (16), cette butée pouvant agir sur le levier de manoeuvre (4) ou sur un prolongement de celui-ci. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe élastique taré (8) est composé de deux ressorts (8A, 8B) à tarages différents disposés coaxialement entre une surface d'appui fixe (21) et le bras pivotant (16) la tringle (18) étant munie de deux butées espacées (19, 20) aptes à agir en sens opposés sur le levier de manoeuvre (4) pour le mettre à sa position de débrayage O à partir de l'une quelconque des deux positions d'embrayage N, D 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux ressorts (88, 8B) sont du type à compres sion et placés en prolongement l'un de l'autre en étant séparés par une paroi transversale (24). 6 - flispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une tige (25) traverse les deux ressorts (8Â, 8B) et la plaque transversale (24) séparant ces ressorts, cette tige (25) étant munie de butées pour limiter la détente de ces ressorts. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un rouleau (15) monté parallèlement au treuil (1) entre ce dernier et une poulie de guidage (13) du câble métallique (5), ce cible reposant sur le rouleau (15) et pouvant se déplacer sur lui en sens longitudinal. 8 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bras pivotant (16) est associé à une came (35) contre la face active (34) de laquelle agit organe élastique taré (8), cette face active (34) présentant une dénivellation de valeur déterminée en correspondance avec le déplacement désiré du levier de manoeuvre (4). 9 - Dispositif selon les revendications 4 à 8, réunies, caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble disposé sur une plaque porteuse (30) sur laquelle sont montés le bras pivotant (16), le rouleau (15), une semelle d'appui (21) de 1' organe élastique taré (8), ce dernier comprenant deux ressorts tarés différents (EAw8B) disposés coaxialement. 10 - Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que la plaque porteuse (30) est munie de deux galets ( 32) de guidage du câble (5) après la poulie (13) portée par le bras pivotant (16). Il - appareil élévateur à échelle inclinable caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de sécurité selon la revendication 9 dans lequel le câble (5) fait autour de la poulie (4) un angle qui tend à se fermer à mesure que l'échelle (27) prend une pesition plus proche de l'horizontale, la résultante R exercée sur cette poulie (13) ayant ainsi une valeur sensiblement constante en dépit de la diminution de la tension du cabale pour une charge donnee.