Brevet FR2553741A1 — publié le 19850426

ROULEAU POUR ENSEMBLE A ROULEAU D'ENTRAINEMENT AUTO ELEVATEUR, ET ENSEMBLE EQUIPE D'UN TEL ROULEAU. La présente invention concerne le domaine générai des convoyeurs à rouleaux, et elle se rapporte plus précisément à un rouleau pour un ensemble à rouleau d'entraînement auto-élévateur, du type destiné à l'équipement d'un convoyeur à rouleaux utilisé pour assurer le transport et/ou le transfert, sensiblement à l'horizontal, de charges à fond plat, telles que des conteneurs et/ou des palettes de fret et/ou de bagage, notamment pour les chargements et les déchargements des soutes d'avions. On sait que les soutes des avions modernes sont équipées de dispositifs de convoyages qui sont intégrés dans le plancher des soutes, afin de faciliter le chargement et le déchargement des conteneurs de bagages et/ou de palettes de fret qui sont transportés par ces avions. Ces dispositifs de convoyage comprennent des organes de support rotatifs, montés fou en rotation dans des plateformes intégrées au plancher des soutes, et tels leurs parties périphériques supérieures, en saillie audessus dès plateformes, délimitent une surface plane de support et de déplacement des charges. Ces organes de support rotatifs tels que des rouleaux disposés en rangées parallèles de rouleaux parallèles montés fou autour d'axes horizontaux et perpendiculaires à la direction de déplacement des charges dans la soute correspondante, ou tels que des billes ou gales disposés en réseau, autorisent le déplacement des charges dans les soutes mais ne délivrent pas la puissance motrice nécessaire aux déplacements.Cette puissance motrice peut être fournie par une poussée manuelle exercée sur les charges, mais afin de faciliter la manutention des conteneurs et des palettes de bagages, de colis, et de fret en général, qui constituent des charges lourdes, il a déjà été proposé de fournir la puissance motrice à l'aide de roues ou de rouleaux d'entraînement motorisés, disposés entre les rangées de rou leaux ou dans des lacunes du réseau des billes ou galets, et mobiles entre deux positions, dont l'une est une position de repos, dans laquelle la roue ou le rouleau est entièrement situé sous la surface plane de support et de déplacement des charges, et dont l'autre est une position de travail, dans laquelle la roue ou le rouleau est amené en saillie audessus de la surface plane de support et de déplacement des charges, en l'absence de charge, ou en contact avec le fond plat d'une charge présente au-dessus de la roue ou du rouleau, afin que cette charge soit déplacée, en raison du frottement de contact entre la charge et la roue ou le rouleau entraîné en rotation par un organe moteur. Des ensembles à rouleau d'entraînement autoélévateur, destinés à remplir la fonction présentée cidessus, sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 698 539 et 3 737 022 et comprennent un rouleau escamotable et motorisé, de diamètre relativement faible, et des moyens assurant d'une part le positionnement du rouleau en contact avec frotttement contre le dessous des charges à déplacer, et, d'autre part, l'abaissement du rouleau sous la surface de support des charges.Ces ensembles, de structure compacte et de faible encombrement vertical, sont destinés à etre montés dans des évidements peut profonds dlun convoyeur à rouleaux ou à billes autorisant le déplacement des charges èn palettes et/ou en conteneurs, ces ensembles étant espacés les uns des autres d'un pas choisi en fonction de la longueur des charges et en nombre choisi en fonction de la longueur totale de transport. Chacun de ces ensembles comprend un cadre porteur et rigide, qui est destiné à etre fixé à la structure du convoyeur, et plus précisément au fond d'un évidement peu profond du convoyeur, ainsi qu'un équipage mobile qui est monté pivotant sur le cadre porteur autour d'un axe horizontal. Cet équipage mobile comporte essentiellement - le rouleau d'entraînement, - deux cames de levage, solidaires d'un arbre à came monté tourillonnant sur l'équipage mobile, et destinées à lever l'équipage mobile par rapport au cadre porteur par rotation autour de l'axe horizontal d'articulation de l'équipage mobile sur le cadre porteur, - un moteur électrique réversible, destiné à fournir l'énergie motrice nécessaire tant à l'entraînement en rotation du rouleau d'entraînement dans l'un ou l'autre sens qu'à l'entraînement en rotation, dans l'un ou l'autre sens, de l'arbre à cames, afin que chacune des deux cames de levage, à double lobe, prenne appui par l'un de ses deux lobes, contre un galet tourillonnant sur le cadre porteur et, par réaction, soulève l'arbre à cames de levage et donc tout l'équipage mobile, - une transmission reliant l'arbre de sortie du moteur à un arbre d'entraînement en rotation du rouleau d'entraînement et à l'arbre à cames de levage, et enfin - un mécanisme de freinage, qui délivre un couple résistant au rouleau d'entraînement, au moins pendant la phase d'élévation de l'équipage mobile de la position basse ou de repos, dans laquelle ce dernier est escamote sous la surface de support et de déplacement des charges, à la position haute ou de travail, dans laquelle l'équipage mobile est levé par rapport au cadre porteur. A partir de la position basse, si le moteur est mis en fonctionnement, il tend, par l'intermédiaire de la transmission, à entraîner le rouleau d'entraînement en rotation autour de son axe sur l'équipage mobile. Mais cette rotation est freinée par le mécanisme de freinage, de marnière à s'opposer à la rotation d'un organe d'un train d'engrenages planétaire que comporte la transmission, et de sorte que l'essentiel du couple est transmis à l'arbre à cames de levage, afin de lever l'équipage mobile et d'appliquer le rouleau d'entraînement contre le dessous d'une charge. La transmission est ainsi réalisée que plus la résistance exercée par la charge sur le rouleau soulevé est importante, plus le couple appliqué afin de pousser le rouleau d'entraînement contre la charge est important.Mais, dès que l'effort qui tend à soulever la charge devient supérieur à l'effort résistant exercé par-le mécanisme de freinage sur le rouleau d'entraînement, le couple d'entraînement transmis au rouleau d'entraînement devient supérieur au couple résistant reçu du mécanisme de freinage. Le rouleau d'entraînement est alors entraîné en rotation et son revEte- ment externe, par exemple en caoutchouc ou en silicone, qui constitue une surface d'entraînement par frottement, et qui est appliqué sous pression contre le dessous de la charge, déplace cette dernière. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 698 539, le mécanisme de freinage est un frein à frottement monté en bout du rouleau d'entraînement, dans le prolongement d'une extrémité axiale de ce dernier par laquelle le rouleau d'entraînement est entraîné en rotation par un arbre de sortie de la transmission. Cet arbrede sortie se termine par un double méplat engagé dans une fente d'un bouchon fermant l'extrémité axiale correspondante du passage central du corps métallique et tubulaire du rouleau cylindrique.Le frein à frottement comprend un empilage de rondelles Belleville entourant l'arbre de sortie de la transmission, et en appui d'un côté contre le bouchon solidaire en rotation du rouleau, et, de l'autre côté, contre un patin repoussé contre un palier à collet dans lequel l'arbre de sortie de la transmission est monté en rotation. Un tel frein, qui exerce sur le rouleau une trainée par frottement suffisante pendant la phase d'élévation pour que l'arbre à cames de levage soit entralné en rotation, et que les cames assurent le levage de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur, a pour inconvénient d'exercer en permanence son action de freinage. Ceci n'est pas très ge- nant pendant la phase d'entraînement en rotation du rouleau soulevé et appliqué contre la charge, car, alors, le couple moteur disponible est largement suffisant pour vaincre ce freinage, mais ce dernier est gênant pendant la phase de retour en position de repos ou de passage de la position haute à la position basse, qui suit l'arrêt du fonctionnement du moteur, et s'effectue par gravité, sous l'effet du poids propre de l'équipage mobile.En effet, lors de cette phase de descente, le frein, en freinant la rotation en sens opposé du rouleau d'entraînement, ralentit la rotation des pignons de la transmission dans le sens qui commande l'abaissement de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur. Un autre inconvénient important de ce frein à frottement est qu'il est sujet à l'usure des surfaces en contact et qu'il présente donc des caractéristiques de freinage qui varient dans le temps. Ce dispositif nécessite donc des recalibrages périodiques et doit faire l'objet d'une maintenance suivie, donc coûteuse. Afin de faciliter et d'accélérer le déroulement de la phase de retour en position de repos, après l'arrêt du fonctionnement du moteur, il a été proposé, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 737 022, d'équiper de tels ensembles à rouleau d'entraînement d'un mécanisme de freinage du rouleau à action progressive, ainsi que d'un dispositif élastique à accumulation d'énergie pendant la phase d'élévation de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur et à restitution de l'énergie accumulée afin d'entraîner le rouleau d'entraînement en sens opposé au sens dans lequel ce dernier a été entraîné après la phase d'élévation Ce dispositif élastique est par exemple un ressort de torsion monté autour de l'arbre à cames de levage et chargé par l'élévation de l'équipage mobile de la position basse à la position haute, alors que le rouleau est freiné énergiquement, tandis que ce ressort de torsion se décharge, après l'arrêt du moteur, en entraînant le rouleau en rotation à faible vitesse et en sens opposé, alors que ce rouleau est peu freiné, ce qui facilite la descente de l'équi- page mobile. L'action progressive de freinage exercée sur le rouleau est une fonction croissante de la vitesse de rotation du rouleau, et elle est nulle à vitesse de rotation nulle. De la sorte, si la puissance motrice transmise du moteur au rouleau d'entraînement tend à faire tourner ce dernier à vitesse élevée, le freinage exercé sur le rouleau est important, et la puissance motrice transmise à l'arbre à cames de levage est suffisante pour commander l'élévation de l'équipage mobile. A l'arret du moteur, la rétraction commence et s'accompagne d'une rotation du rouleau à faible vitesse en sens opposé, et le freinage imposé à la rotation du rouleau devient très faible et ne gène pas la rétraction. Une telle action progressive de freinage est assurée par un mécanisme de freinage à cisaillement de fluide visqueux entre des disques mobiles et des disques fixes qui sont disposés en alternance les uns avec les autres. Les disques mobiles sont solidaires en rotation du rouleau d'entraînement, tandis que les disques fixes sont solidaires d'un carter entourant l'ensemble des disques, contenant le fluide visqueux, et solidaire d'un support non rotatif de l'équipage mobile, sur lequel le rouleau d'entraînement est monté tourillonnant par l'une des extrémités de son arbre de rotation. Ce mécanisme de freinage ne présente pas les inconvénients liés à l'action permanente et à l'usure des surfaces de frottement du mécanisme de freinage par frottement du premier brevet précité, mais il présente d'autres inconvénients propres. En effet, pour assurer un freinage suffisamment efficace, il est indispensable que ce mécanisme de freinage à cisaillement de fluide comporte un nombre relativement grand de disques fixes et rotatifs, d'où un encombrement relativement important de ce frein en bout du rouleau. Par ailleurs, la présence d'un fluide visqueux entraîne immanquablement des problèmes d'étanchéité et de fuite du fluide, ce qui modifie les caractéristiques de freinage. Il est donc nécessaire d'effectuer des opérations périodiques de révision et d'entretien. De plus, l'avantage d'une carac téristique progressive de freinage, en fonction de la vitesse de rotation du rouleau, est obtenu au prix d'une structure relativement lourde et complexe. Par la présente invention, on se propose de remédier aux inconvénients de l'état de la technique présenté ci-dessus, et l'invention a pour objet un rouleau d'entraî- nement combiné à un mécanisme de freinage capable de fournir un couple résistant progressif ou fixe et amble , et dont la structure soit simple et compacte, et qui ne nécessite pratiquement aucune maIntenance. A cet effet, le rouleau selon l'invention, destiné à équiper un ensemble à rouleau d'entraînement autoélévateur, et du type comprenant un corps métallique et tubulaire, de section circulaire, dont la surface latérale externe est recouverte d'un revetement réalisé en un matériau ayant un coefficient de frottement élevé, ledit rouleau étant destiné à etre entraîné en rotation autour de son axe par au moins un arbre traversant au moins une extrémité axiale du passage central du corps tubulaire, se caractérise en ce que dans l'une au moins des deux extrémités axiales du passage central du corps tubulaire est logé un frein à hystérésis. Une telle réalisation a pour avantages que l'absence de contact et de frottement entre un organe tournant et un organe non tournant du frein entraîne une absence d'usure et une absence de bruit, et qu'il est inutile d'assurer une lubrification. Avantageusement, le frein à hystérésis est un frein à aimants permanents. Par rapport à un frein à hystérésis à électro-aimant, une réalisation à aimants permanents présente l'avantage d'im faible encombrement, d'un faible poids, d'une grande simplicité de réalisation et d'emploi, et elle supprime également tous les problèmes liés au transport du courant d'alimentation, en évitant tout échauffement, tout risque de panne, et elle ne pose aucun problème disolation. De plus, les caractéristiques de freinage peuvent etre main tenues pendant un intervalle de temps prolongé en raison de la bonne stabilité dans le temps et en température des per fcrmances des aimants permanents de conception moderne. Dans une forme préférée de réalisation, le frein à hystérésis comprend - une première bague en un matériau ferromagnétique, montée dans l'extrémité axiale correspondante du passage central du corps tubulaire et solidaire en rotation de ce corps tubulaire, - une couronne d'aimants permanents logée dans la première bague en étant séparée de celle-ci par un entrefer, - une seconde bague en un matériau ferromagnétique entourée par la couronne d'aimants permanents et supportant cette dernière, et - un support interne engagé dans la seconde bague et destiné à etre immobilisé en rotation. Dans une telle réalisation, qui se distingue par sa grande simplicité de réalisation et d'emploi, il est avantageux que le nombre des aimants permanents soit aùssi élevé que possible, et la couronne d'aimants permanents comprend un nombre impair de paires d'aimants permanents diamètralement opposés et de polarité opposes les aimants étant régulièrement répartis sur la circonférence de la couronne et chaque aimant étant situé entre deux aimants de polarité opposée à la sienne. On obtint ainsi un bon rapport entre l'énergie dissipée par freinage et le poids du frein à hystérésis, et les aimants permanents sont des aimants au sama rium-cobalt,coopérant avec des bagues fernxEEnétiques réalisées dans un matériau présentant un cycle d'hystéresis à grande surface L'invention a également pour objet un ensemble à rouleau d'entraînement auto-élévateur , du type décrit dans les deux brevets précités, c'est-à-dire destiné à l'équipement d'un convoyeur à rouleaux ou billes de transport et/ou transfert, sensiblement à l'horizontal, de charges à fond plat, telles que des conteneurs et/ou des palettes de fret et/ou de bagages, notamment pour les chargements et déchar gements des soutes d'avions, et comprenant un cadre porteur, destiné à être fixé à la structure du convoyeur, et un équipage mobile, monté pivotant sur le cadre porteur autour d'un axe horizontal et comportant - au moins un rouleau d'entraînement, - au moins une came de levage de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur, - au moins un moteur électrique réversible, - au moins une transmission reliant le moteur à la ou les cames et au(x) rouleau(x) d'entraînement, et - au moins un mécanisme de freinage délivrant un couple résistant au(x) rouleau(x) d'entraînement pendant au moins l'élévation de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur, qui est assurée par la rotation de la ou des cames de levage entraînée par le moteur et par l'intermédiaire de la transmission, et l'ensemble à rouleau d'entraînement conforme à l'invention se caractérise en ce que le mécanisme de freinage comprend au moins un frein à hystérésis logé dans une extrémité axiale d'un rouleau d'entraînement conforme à l'invention et tel que présenté ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise à laide d'un exemple particulier de réalisation, décrit ci-après à titre non limitatif, en référence à l'unique figure annexée, qui représente en coupe axiale un rouleau d'entraînement à frein à hystérésis intégré. Sur la figure unique, le rouleau d'entraînement, qui présente une structure de révolution, comprend un revêtement en élastomère 1 sur un support métallique 2. Le revêtement en élastomère 1 est un revêtement ayant une dureté shore de 70 qui est moule autour du support métallique 2, ou corps du rouleau, réalisé sous la forme d'un tube cylindrique de section circulaire en alliage d'aluminium. Le passage central ou alésage 2a du corps tubulaire 2 s'ouvre, à chacune des deux extrémités axiales de ce corps tubulaires 2 par deux contre-alésages tels que 2b, dont le diamètre est supérieur à celui de l'alésage 2a, le contre-alésage de plus grand diamètre étant situé vers l'extérieur.Dans ce contrealésage de plus grand diamètre est ajustée serrée une bague 3 réalisée en un matériau ferromagnétique et qui est en butée par son extrémité axIale interne contre l'épaulement de raccordement des deux contre-alésages. La bague ferromagnétique 3 est ainsi solidaire en rotation du corps tubulaire 2 du rouleau et de son revêtement en élastomère 1. A l'intérieur de la bague en matériau férromagnétique 3 est logée une couronne 5 constituée de sept paires d'aimants permanents au samarium-cobalt.Les deux aimants de chaque paire sont diamètralement opposés et de polarité opposées, et les quatorze aimants permanents sont régulièrement répartis sur la circonférence de la couronne 5, qui est fixée autour d'une seconde bague 6, également réalisée en un matériau ferromagnétique, et elle même ajustée serrée autour d'un support tubulaire non-rotatif 7 qui est traversé par un arbre d'entraînement en rotation (non représenté) sur lequel est claveté le corps tubulaire 2 du rouleau. Dans ce montage, la couronne d'aimants permanents 5 est solidaire de la bague interne en matériau ferromagnétique 6, elle-même solidaire du support tubulaire 7, tandis que la couronne d'aimants permanents 5 est séparée de la surface interne de la bague externe en matériau ferromagnétique 3 par un entrefer 4.Le matériau ferromagnétique dans lequel les bagues 3 et 6 sont réalisées est choisi tel qu'il présente un cycle d'hystérésis à grande surface. L'ensemble constitué par la bague externe 3, l'entrefer 4, la couronne d'aimants permanents 5 et la bague interne 6 se comporte comme un frein à hystérésis, dans lequel la bague interne 6 assure la fermeture des boucles de flux magnétique. La rotation de la bague externe 3 avec le rouleau d'entraînement 1, 2 fait subir à la matière constitutive de cette bague externe 3 un cycle d'hystérésis, car cette matière est soumise à l'effet des variations du champ magnétique provoquées par les polarités changeantes des aimants permanents de la couronne 5 autour de laquelle tourne la bague externe 3, et il en résulte une dissipation d'énergie proportionnelle à la surface du cycle d'hystérésis de la matière férromagnétique. Un tel rouleau à frein à hystérésis intégré convient donc particulièrement bien à-l'équipement d'un ensemble à rouleau d'entraînement auto-élévateur, puisque le rouleau peut être énergiquement freiné par le frein à hystérésis pendant la phase d'élévation de la position basse à la position haute, grace à la dissipation, assurée par le frein à hystérésis, de l'énergie emmagasinée dans le circuit magnétique qui traverse la matière férromagnétique des bagues 3 et 6 et qui est créé par les aimants permanents de la couronne 5, de sorte que l'on obtient un couple résistant fixe et stable. Il est à noter que le champ inducteur créé, dans l'exemple décrit ci-dessus, par la couronne d'aimants permanents 5, pourrait être développé par un électro-aimant. Dans ce cas, on obtiendrait un frein à couple variable en fonction de la vitesse de rotation du rouleau. On comprend que l'intégration du frein à hystérésis dans le rouleau permet de réduire la dimension transversale d'un ensemble à rouleau d'entraînement auto-élévateur, par rapport à la direction de déplacement des charges, et pour une longueur donnée du rouleau d'entraînement, ou, au contraire, permet d'augmenter la longueur du rouleau d'entraînement pour une dimension transversale donnée de l'ensemble à rouleau d'entralnement auto-élévateur, par rapport à la direction de transport des charges. De plus, un tel rouleau à frein intégré permet d'éliminer toute opération de maintenance, car aucun phénomène similaire à l'usure ne peut endommager le frein, en raison de l'absence de tout contact entre la couronne inductrice 5 constituée par les aimants permanents et la bague externe 6, en raison de la présence de l'entrefer 4. Enfin, on note que ces avantages particulièrement intéressants sont obtenus à l'aide d'une structure simple, compacte, relativement peu coûteuse et fiable. REVENDICATICNS 1. Rouleau pour ensemble à rouleau d'entraînement auto-élévateur, destiné à l'~équipement d'un convoyeur à rouleaux ou à billes de transport et/ou transfert, sensiblement à l'horizontal, de charges à fond plat, telles que des conteneurs et/ou palettes de fret et/ou bagages, notamment pour les chargements et déchargements des soutes d'avions, ledit rouleau comprenant un corps (2) métallique et tubulaire, de section circulaire, dont la surface latérale externe est recouverte d'un revêtement (1) réalise en un matériau ayant un coefficient de frottement élevé, et ledit rouleau (1, 2). étant destiné à être entraîné en rotation autour de son axe par au moins un arbre traversant au moins une extrémité axiale du passage central (2a, 2b) du corps tubulaire (2), caractérisé en ce que dans l'une au moins des deux extrémités axiales du passage central (2a, 2b) du corps tubulaire (2) est logé un frein à hystérésis. 2. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein à hystérésis est un frein à aimants permanents (5). 3. Rouleau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le frein à hystérésis comprend - une première bague (3) en un matériau ferromagnétique, montée dans l'extrémité axiale correspondante du passage central (2a, 2b) du corps tubulaire (2) et solidaire en rotation de ce corps tubulaire (2), - une couronne d'aimants permanents (5) logée dans la première bague (3) en étant séparée de celle-ci par un entrefer (4), - une seconde bague (6) en un matériau ferromagnétique, entourée par la couronne d'aimants permanents (5) et supportant cette dernière, et - un support interne (7) engagé dans la seconde bague (6) et destiné à être immobilisé en rotation. 4. Rouleau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couronne d'aimants permanents (5) comprend un nombre impair de paires d'aimants permanents diamètralement opposés et de polarité opposées, les aimants étant régulièrement répartis sur la circonférence de la couronne (5), et chaque aimant permanent étant situé entre deux aimants de polarité opposée à la sienne. 5. Rouleau selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les aimants permanents sont des aimants au samarium-cobalt. 6. Ensemble à rouleau d'entraînement autoélévateur, destiné à l'équipement d'un convoyeur à rouleaux ou à billes de transport et/ou transfert, sensiblement à i'horizontal, -de charges à fond plat, telles que des conteneurs et/ou palettes de fret et/ou bagages, notamment pour les chargements et les déchargements de soute d'avions, ledit ensemble comprenant un cadre porteur, destiné à être fixé à la structure du convoyeur, et un équipage mobile monté pivotant sur le cadre porteur autour d'un axe horizontal, et comportant - au moins un rouleau d'entraînement, - au moins une came de levage de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur, - au moins un moteur électrique réversible, - au moins une transmission reliant le moteur à la ou les cames et au rouleau d'entraînement, et - au moins un mécanisme de freinage délivrant un couple résistant au rouleau d'entraînement pendant au moins l'élévation de l'équipage mobile par rapport au cadre porteur qui est assurée par la rotation'de la ou des cames de levage entraînée par le moteur et par l'intermédiaire de la transmission, caractérisé en ce que le mécanisme de freinage comprend au moins un frein à hystérésis, logé dans une extrémité axiale d'un rouleau d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 5 précédentes.