Brevet FR2508883A1 — publié le 19830107

Dispositif d'enroulement de câble pour véhicules miniers à propulsion électrique. La présente invention concerne un dispositif d'enroule- ment de câble pour des véhicules à propulsion électrique (tels que des machines LHD et des bennes basculantes) et des engins qui fonctionnent dans des environnements souterrains étroits tels que des mines et des tunnels et qui reçoivent leur puissance par l'intermédiaire d'un câble flexible. Le principe essentiel consiste à utiliser des moyens d'enroulement de câble tournants à axe vertical, montés sur l'axe central d'un véhicule et des moyens de guidage disposés à l'extrémité d'un bras de prolongement tourillonnant concen- triquement sur lesdits moyens, le couple qui détermine l'en- roulement du câble agissant entre le bras de prolongement et les moyens d'enroulement. Du fait par exemple des problèmes dûs aux gaz d'échappe- ment, la tendance actuelle pour les véhicules de transport, de chargement et analogues et les engins travaillant dans des environnements souterrains est de remplacer les moteurs diesel par des moteurs électriques Ce développement a été ralenti par les problèmes entraînés par la liaison par câble entre le véhicule et le réseau électrique fixe, et résidant par exemple dans la distance de fonctionnement limitée, la courte durée de vie du câble ainsi que l'espace important occupé par le tambour à câble Les dispositifs d'enroulement de l'art antérieur ne permettent pas de passer de façon satisfaisante d'un côté à l'autre du point de connexion du câble, et il est donc souvent nécessaire, dans un tunnel ou dans un passage, d'agir seulement dans une direction par rapport au point de connexion Ceci signifie que le câble doit avoir une double longueur par comparaison avec le cas ol le point de connexion pourrait ôtre situé à mi-chemin de la distance de fonctionnement. Les dispositifs d'enroulement antérieurs utilisent un tambour horizontal monté sur la partie arrière du véhicule et sur lequel est enroulé un câble de section circulaire La partie vide de ce tambour représente un espace perdu, ce qui fait que le système exige beaucoup de place Habituellement, le câble parvient au tambour en passant par un orifice défini par quatre galets disposés en croix, ledit orifice étant relié au curseur de guidage d'un dispositif d'enroulement parallèle quand on utilise un tambour de grande largeur Même quand le déplacement s'effectue en ligne droite, le câble tombe et forme un motif ondulé Le câble part en ligne droite depuis l'arrière du véhicule et tout changement d'angle du déplacement provoque la courbure du câble selon le rayon des galets de l'orifice qui est inévitablement assez faible par comparaison avec le diamètre du câble On a cherché à obtenir un déplacement acceptable d'un côté du point de connexion à l'autre en munissant les coins arrière du véhicule de grands rouleaux verticaux qui guident le câble le long des côtés du véhicule Pour des raisons pratiques, ces rouleaux sont également de petit diamètre et endommagent le câble, et ils ne sont pas non plus capables de déplacer le câble à une distance sûre sur le côté d'un véhicule. On connatt également un dispositif o le câble est re- cuilli au moyen d'un bras de guidage rotatif à l'intérieur d'un type de barrillet disposé verticalement L'application de ce système est difficile dans la pratique du fait de sa structure compliquée et de son principe de fonctionnement qui provoque des torsions et des emmêlements du câble. Un but de l'invention est de procurer un dispositif d'enroulement de câble surmontant tous ces inconvénients. Pour atteindre ce but, un dispositif selon l'invention utilise un collecteur de câble (par exemple une bobine ou un disque) tournant autour d'un axe vertical sur lequel est enroulé en spirale, et en général en formant une couche unique, un câble dont la section transversale est de prdfcren ce plate (en forme de ruban) Il est également possible d'utiliser un câble circulaire que l'on enroule sur plusieurs couches, mais on perd alors certains des avantages procurés par l'invention. Selon l'invention, on fait sortir un câble d'un véhicule en le faisant passer par des moyens de guidage (tels qu'un jeu de galets) disposés à l'extrémité d'un bras de prolonge- ment qui peut pivoter librement, dans une direction donnée du déroulement du câble, sur un axe vertical concentrique auxdits moyens collecteurs Le fait que le bras de prolongement et les moyens de guidage soient toujours en alignement avec la direction de la traction réduit de façon décisive les fortes flexions imposées au câble Le secteur de rotation peut être limité de manière que dans ses positions extrêmes le bras de prolongement soit orienté latéralement La longueur du bras de prolongement est avantageusement celle pour laquelle, quand il se trouve dans lesdites positions extrêmes, le point de sortie du câble est situé à l'extérieur du côté du véhicule. La direction d'incidence du câble peut alors partir du côté avant du véhicule et le passage d'un côté à l'autre des points de connexion est alors sûr même dans des espaces limités Le pivotement libre du bras de prolongement vers la direction de l'arrivée d'un câble s'obtient, selon la concep- tion de base de l'invention, en appliquant un couple d'enrou- lement de manière qu'il agisse entre le bras de prolongement et les moyens collecteurs, comme cela sera décrit plus loin. Les moyens de guidage sont montés de manière qu'un câble plat soit forcé de se plier seulement par sa-face de grande largeur, ce qui signifie que même de petits rayons de courbure sont possibles sans endommagement du câble Quand le câble est plat, le diamètre interne du collecteur de câble, et de ce fait du volume perdu en résultant, peut également être réduit Même quand il s'agit d'un câble circulaire, il est avantageux de monter une bobine relativement plate et à axe vertical sur le fond d'un véhicule et l'utilisation de l'espa- ce situé au-dessus permet de réduire les dimensions externes du véhicule. On décrira maintenant plus en détail l'invention et l'uun de ses modes de réalisation, avec référence aux dessins ci- annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan montrant le fonctionne- ment d'un chargeur équipé d'un dispositif selon l'invention, dans un tunnel de mine, la figure 2 est une vue en plan de la disposition des composants de base du dispositif de l'invention, la figure 3 représente un dispositif correspondant auquel l'invention n'a pas été appliquée, la figure 4 représente un mode de réalisation de l'inven- tion, vu en coupe latérale, et la figure 5 est une vue en plan du mode de réalisation de la figure 4. Le fonctionnement général du dispositif est représenté à la figure 1 o un véhicule chargeur de mine 1, représenté en tirets, passe d'un côté à l'autre du point de connexion 3 d'un câble 2 quand il se déplace dans un tunnel de mine 4 entre le poste A et le poste B Le dispositif d'enroulement 5 monté sur la partie arrière du chargeur 1 et illustré en traits continus maintient un câble 2 à tout moment sous une tension appropriée pour éviter tout emmêlement Au poste A, la direction de l'incidence du câble 2 part du côté avant du chargeur 1 et le point de sortie du câble 2 du dispositif d'enroulement 5 est situé à l'extérieur de la ligne latérale du chargeur 1 Le câble 2 ne peut pas venir en contact avec aucun composant du chargeur 1 et il ne peut donc pas être endommagé Les postes B et C montrent comment le câble 2, quand il provient du secteur arrière, parvient toujours au même point situé sur l'axe du chargeur 1. La conception de base de l'invention est illustrée aux figures 2 et 3, la figure 2 représentant le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention alors que la figure 3 représente le fonctionnement d'un dispositif de l'art anté- rieur comprenant exactement les mêmes composants Des moyens collecteurs 7 sont disposés sur l'axe d'un chargeur 1 et tournent autour d'un axe vertical 6, lesdits moyens collec- teurs comprenant une bobine 8 constituée par le cable 2, sur laquelle agit un couple d'enroulement indiqué par la 'lche 1 M Le câble 2 sort du véhicule 1 dans la direction de ta traction P en passant par des moyens de guit-fje 13 montrs à l'extrémité d'un bras de prolongement 11 tourillonnant con- centriquement sur les moyens collecteurs 7 La position dlidit bras de prolongement, quand la direction de l'inricidence du câble part directement de la partie arrière d'un véhicule, est désignée par la lettre A, alors que les autres directions d'incidence sont désignées par les lettres B et C. A la figure 2, le couple d'enroulement M agit, selon l'invention, entre les moyens collecteurs 7 et le bras de prolongement 11 L'ensemble est donc capable de tourner par rapport au véhicule 1 autour de l'axe 6 De ce fait la contre- réaction de la force de traction P du câble 2 est une force appliquée à l'axe 6 et agissant en sens opposé, sur la même ligne droite, dans un plan horizontal Les moyens de guidage 13 étant également disposés sur la même ligne droite, le câble 2 est toujours dirigé vers le même point 6 situé sur l'axe du véhicule. A la figure 3, le couple d'enroulement agit de façon classique entre les moyens collecteurs 7 et le chargeur 1 Un bras de prolongement 11 muni de ses moyens de guidage 13 est également monté de façon pivotante et classique de façon à pouvoir tourner librement aussi bien par rapport aux moyens collecteurs 7 qu'au véhicule 1 Le câble 2 quitte la bobine 8 tangentiellement dans la direction de la traction P du fait que le bras de prolongement 11 peut pivoter parfaitement librement et n'oblige pas le câble 2 à changer d'angle La contre-réaction à la traction P du câble est déterminée par une force de support et un couple agissant sur l'axe 6, ce qui fait que le bras de prolongement 11 n'est jamais en alignement avec la direction de la traction Dans un grand nombre d'applications à l'air libre (tondeuses de gazon, etc), ceci n'a pas une importance capitale Cependant, les inconvénients sont prononcés quand il s'agit d'un chargeur de mine o le diamètre de la bobine complète correspond approxi- mativement à la largeur du véhicule Un câble qui sort par le côté de l'engin est plus susceptible d'être endommagé, et un point de sortie asymétrique qui varie en fonction des dimen- sions de la bobine complique la conduite dans des tunnels de mine étroits. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, un câble plat 2 est enroulé en forme de bobine ou d'enroulement en spirale 8 sur des moyens collecteurs 7 en forme de plaque, tournant autour d'un axe vertical 6, ledit enroulement étant obtenu par l'intermédiaire de moyens de guidage 13 montés à l'extrémité d'un bras de prolongement 11 L'extrémité supé- rieure de l'axe 6 comprend un dispositif à bague glissante 14 représenté en tiretés, en vue de la sortie du courant électri- que Le bras de prolongement 11 est monté de façon pivotante et concentriquement aux moyens collecteurs 7 de manière que l'axe creux 12 du bras de prolongement 11 fasse fonction de palier pour l'axe 6 des moyens collecteurs 7 L'axe 12 est supporté par un palier 9 monté sur la structure fixe d'un chargeur 1 représenté par des hachures Les moyens de guidage 13 montés à l'extrémité dudit bras de prolongement 11 compren- nent une paire de galets 13 E montés de façon pivotante sur des axes verticaux 13 D fixés au bras de prolongement 11, de même que par une autre paire de galets 13 A dont les axes 13 B et le bloc de guidage 13 C sont reliés au moyen d'un levier en croix 13 F Ce levier en croix 13 F peut pivoter à l'extrémité du bras de prolongement 11 sur un axe vertical 13 G disposé à proximité des galets 13 D Le bloc de guidage 13 C tourne de son côté autour d'un axe horizontal 13 H relié au levier en croix 13 F L'angle de pivotement du bras de prolongement Il et du levier en croix 13 F est limité dans le plan horizontal de manière que si la rotation s'effectue vers la droite, ces éléments se trouvent dans la position extrême représentée en tiretés sur la figure 5 Lorsque la direction d'incidence du câble 2 part directement du côté du chargeur 1, le point de sortie du câble se trouve à une distance S du côté du char- geur 1. Du fait de la constitution des moyens de guidage qui est expliquée cidessus, le cable plat 2 est obligé de se plier seulement par sa face de grande largeur L'enroulement et le serrage du câble 2 sont réalisés par exemple au moyen d'un moteur à commande hydraulique 10 monté sur l'axe creux 12 du bras de prolongement 11 et qui entraîne directement l'axe 6 du collecteur La direction du couple d'enroulement est représentée sur la figure 5 par une flèche L'ensemble du dispositif constitue une unité capable de tourner librement sur un palier vertical 9 disposé sur l'axe du chargeur 1. Selon la conception de l'invention, les forces concernant aussi bien la bobine 8 que les moyens de guidage 13 s'exercent à l'intérieur de cette unité et se neutralisent mutuellement. Ainsi, la seule force externe qui est celle de la traction d'un câble fait toujours tourner le bras de prolongement 11 et ses moyens de guidage 13 dans la direction d'incidence du câble 2, du fait qu'une force de support correspondante agit au sommet et ne peut donc pas produire de couple Pour obtenir une tension uniforme du câble, un moteur 10 peut être muni d'un équipement commandant automatiquement le couple d'enroule- ment en fonction du diamètre de la bobine 6 formée par le câble. La figure montre également que du fait du montage pivotant: et concentrique des moyens collecteurs 7 et du bras de prolon- gement 11, ce bras de prolongement 11 reste pour sa plus grande part à l'intérieur du profil externe du véhicule 1, même pendant son mouvement de pivotement Il en résulte que -la partie en prolongement d'un dispositif susceptible d'être endommagé et dont la longueur est déterminée essentiellement par la dimension S peut être relativement courte. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation, non plus qu'à ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagées; elle en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'enroulement de câble pour véhicule à propulsion électrique ou engin de travail fonctionnant dans des environnements souterrains étroits, et recevant sa puis- sance motrice par l'intermédiaire d'un câble flexible, la longueur en excès du câble qui dépend d'une position donnée du véhicule étant recueillie dans un dispositif monté sur ledit véhicule, le câble ( 2) étant enroulé sur des moyens collecteurs ( 7) tournant autour d'un axe vertical ( 6) disposé sur l'axe du véhicule ( 1) et le point de sortie final du câble ( 2) par rapport au véhicule ( 1) étant déterminé par des moyens de guidage ( 13) montés à l'extrémité d'un bras de prolongement ( 11) pivotant concentriquement autour de l'axe ( 6) desdits moyens collecteurs, caractérisé en ce que le couple qui détermine l'enroulement et le serrage du câble ( 2) agit entre le bras de prolongement ( 11) et les moyens collecteurs ( 7). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale du câble ( 2) est plate. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couple appliqué auxdits moyens collecteurs rotatifs ( 7) est régulé automatiquement en fonction du diamètre de la bobine de câble accumulé ( 8), en vue d'obtenir un enroulement et une force de serrage constants. 4 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le secteur de pivotement dudit bras de prolongement ( 11) est limité. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moye 2 ns de guil-au ( 13) sont montés de façon pivotante par rapport audit ras le prolongement ( 11). 6 Dispositif selon l'une quelconrue des re-3}-n t atins précédentes, caractérisé en ce gue, lorsqu'ils entr-nt en contact d'une façon inévitable avec un hstacle situé en dessous, l'extrémité externe du bras de prolongemnei Lt (Il) de même que ses moyens de guidage ( 13) peuvent se seule'er librement et franchir ainsi l'obstacle.