Brevet FR2686835A1 — publié le 19930806

DISPOSITIF DE DEROULEMENT CONTROLE ET D'ENROULEMENT AUTOMAIIOUE D'UN CABLE OU ANALOGUE. L'invention concerne un dispositif perfectionné apte à assurer un déroulement selon une tension contrôlée d'un câble ou analogue, mais également son enroulement automatique. Un tel dispositif couvre des applications toutes particulières dans le cadre des systèmes d'amarrage d'embarcation, et il sera plus particulièrement décrit en liaison avec cette application. Toutefois, I'invention ne saurait se limiter à cette seule application, et toute utilisation équivalente est couverte par l'invention. Lorsqu'une embarcation est amarrée, notamment dans un port, on est généralement obligé de tenir compte des marées, notamment lorsque celles-ci sont de forte amplitude. En effet, si les amarres sont trop courtes, on risque soit l'immersion de l'embarcation si le bateau est originellement amarré à marée basse, soit au contraire la rupture des amarres s'il a été amarré à marée haute, compte tenu de la masse trop importante desdites embarcations. Afin de pallier ces inconvénients, on a proposé dans le document FR-A2 659 623 du Demandeur, un système autobloquant à tension réglable et à effort de déroulement progressif, muni d'un enroulement automatique. Ce système autobloquant comporte principalement un axe central fixe, recevant un support rotatif, à la base duquel est enroulée l'amarre ou la corde. Ce support rotatif est solidaire à son extrémité supérieure d'un système type roue libre, n'autorisant de manière connue la rotation dudit support que selon un seul sens.Cette roule libre est elle-même solidaire d'un disque circulaire, destiné à coopérer avec un limiteur de couple, dont le réglage est assuré par le biais d'un écrou actionné au moyen d'un bouton molleté ou de tout autre système équivalent Ainsi, la mise en place de l'amarre suppose la traction préalable de celleci hors du bâti contenant le système, induisant le déroulement et donc la rotation du support. Cette rotation du support induit la rotation de la roue libre dans le sens bloquant, entraînant de fait la rotation du disque circulaire. Cette dernière est rendue possible compte tenu du fait que le réglage à cet instant du système autobloquant est lâche, pour justement autoriser la traction de l'amarre à la longueur voulue. Corrélativement, la rotation du support implique Ia compression d'un ressort à spirales, dont les deux extrémités sont respectivement solidaires du support et de l'axe central, de telle sorte à emmagaziner de l'énergie potentielle, qui sera restituée ultérieurement. Lorsque la tension de l'amarre diminue, l'énergie potentielle accumulée par le ressort, se libère progressivement, entraînant la rotation du support dans le sens inverse de celui précédemment décrit, correspondant au sens non bloquant de roue libre. De fait, cela induit l'enroulement de l'amarre ainsi détendue sur ledit support. En revanche, si la traction de l'amarre augmente, le support est enclin à tourner dans le sens bloquant de la roue libre, entraînant par voie de conséquence le disque circulaire. Le réglage du limiteur de couple étant préalablement effectué, cette traction progressive est autorisée jusqu'à une limite déterminée par le bouton molleté. On conçoit de la sorte qu'avec un tel dispositif, on puisse obtenir un réglage de l'amarre variable dans le temps, fonction notamment de la traction exercée sur celle-ci. En revanche, on s'est rendu compte à l'usage qu'un tel dispositif ne fonctionnait pas de manière satisfaisante dès lors que la longueur de l'amarre dépassait une certaine distance. En effet, l'enroulement de l'amarre sur le support s'effectue de manière relativement anarchique, conduisant à des frottements parasites altérant ce bon enroulement. En outre, le point d'application du ressort, accumulateur d'énergie potentielle, est placé de telle façon, que la transmission de cette énergie audit support ne s'effectue pas dans de bonnes conditions, limitant de fait la capacité d'enroulement. Enfin, le limiteur de couple ne coopère qu'indirectement avec la roue libre, de sorte qu'il implique la mise en place d'un disque solidaire de ladite roue, induisant la réalisation d'un limiteur adapté, et partant grèvant le coût de revient d'un tel dispositif. L'objet de l'invention est de pallier ces inconvénients. Elle propose un dispositif de déroulement contrôlé et d'enroulement automatique d'un câble ou analogue comprenant: - un bâti à symétrie de révolution, comportant un orifice traversant autorisant la sortie et la rentrée du câble; - un axe central fixe, confondu avec l'axe de symétrie du bâti; - un arbre rotatif, concentrique avec ledit axe central fixe, susceptible d'entrer en rotation selon les deux sens possibles; - un organe d'enroulement destiné à recevoir et stocker le câble sous forme d'une bobine, solidaire dudit arbre rotatif; - une roue libre, solidaire dudit arbre rotatif, et dont l'axe de rotation est confondu avec celui dudit arbre, la roue libre n'autorisant la rotation dudit arbre que selon le sens correspondant au sens d'enroulement du câble sur ledit organe d'enroulement;; - un organe réglable de limitation de couple, destiné à coopérer avec l'arbre rotatif - un organe apte à stocker de l'énergie potentielle, et susceptible de la restituer au niveau dudit arbre rotatif. Ce dispositif se caractérise: - en ce que l'organe de réception du câble enroulé est constitué par une poulie, dont l'axe de rotation est coaxial et solidaire avec l'axe de l'arbre rotatif, et dont la gorge est hélicoïdale et épouse la forme du câble; - en ce que la roue libre coopère directement avec l'organe de limitation de couple; - en ce que l'organe de stockage et de restitution de l'énergie potentielle est constitué par un ressort à spirales, enroulé autour de l'axe central, dont l'une des extrémités est solidaire dudit axe et dont l'autre est solidaire de la paroi interne de ladite poulie; - et enfin, en ce que l'orifice traversant ménagé dans le bâti est de forme allongée, et s'étend parallèlement à l'axe central fixe et en regard de ladite poulie. En d'autres termes, l'invention consiste d'une première part, à ménager un organe de réception du câble enroulé adapté pour pouvoir recevoir de grandes longueurs sans induire un enroulement anarchique, d'une seconde part, à faire coopérer directement la roue libre avec le limiteur de couple, s'affranchissant de la sorte de tout frottement et autre déperdition parasites susceptibles d'affecter le bon fonctionnement du dispositif, et enfin, à faire coopérer directement l'organe de stockage d'énergie potentielle avec ladite poulie, de sorte à placer son point d'application au point précis où doit s'exercer la restitution d'énergie potentielle, et ce sans organe intermédiaire, s'affranchissant également de toute déperdition inhérente à de tels organes. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la poulie comporte une lumière dans sa partie supérieure, dans laquelle vient se loger un manchon serti et solidaire du câble, constituant ainsi une butée mécanique en fin de course dudit câble, reliant ce dernier à la poulie. De la sorte, cette butée évite toute détérioration du ressort à spirales en fin de course de l'amarre. Selon l'invention, le limiteur de couple est constitué par deux frictions statiques d'un type en soi connu, respectivement solidaires du bâti et d'une bague circulaire emmanchée à l'extrémité supérieure de l'axe central fixe, le positionnement de ladite bague étant susceptible de varier suite à l'usure des frictions et sous l'action d'une rondelle creuse actionnable depuis l'extérieur bâti. Avantageusement, cette rondelle creuse agit préalablement par l'intermédiaire d'un matériau souple et notamment d'un élastomère avec ladite bague. Avantageusement, l'arbre rotatif tourillonne au niveau de l'axe central fixe au moyen de deux paliers. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une coupe schématique en perspective du dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique de l'utilisation du dispositif conforme à l'invention comme organe de réglage automatique d'amarre sur une embarcation. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif conforme à l'invention comporte fondamentalement un bâti (1) présentant une symétrie de révolution. Ce bâti (1) repose sur l'entité sur laquelle il est destiné à être fixé par une semelle (2), avantageusement munie d'orifices traversants (3), propres à permettre le passage des vis ou autres systèmes équivalents de fixation. En outre, les parois latérales du bâti comportent au moins une ouverture traversante (4), de forme allongée. Selon l'invention, à l'intérieur du bâti (1), et confondu avec son axe de symétrie, se trouve un axe central (5), solidarisé au bâti au niveau de la semelle (2) au moyen d'une vis (6) et de goupilles. Cet axe (6) cylindrique reçoit au voisinage de sa moitié supérieure, un arbre rotatif (8) comportant deux paliers (7), l'axe de rotation dudit arbre (8) étant confondu avec l'axe de révolution dudit axe fixe (6). De fait, l'arbre (8) est susceptible d'entrer en rotation autour dudit axe (5), et ce dans les deux sens possibles. Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, le dispositif comporte également une poulie (9), dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe de rotation de l'arbre rotatif (8). Cette poulie (9) est solidarisée audit arbre (8) par son flasque supérieur (12), et plus exactement, au niveau de l'extrémité inférieure dudit arbre (8). Avantageusement, cette poulie est issue de moulage et est donc monobloc. Cette poulie (9) comporte une gorge hélicoïdale s'étendant sur toute sa surface latérale externe. Cette gorge de forme hémicylindrique, est de dimension telle qu'elle épouse la forme du câble ou analogue (10) qu'elle est destinée à recevoir et à stocker sous la forme d'une bobine. En outre, et selon l'invention, le ou les orifices (4) ménagés au niveau de la face latérale du bâti font face à cette gorge. Avantageusement, ladite poulie est munie d'une butée mécanique de fin de course (11), destinée, lorsque la totalité du câble (10) a été dévidée hors du bâti, de stopper la rotation de la poulie (9), et par voie de conséquence, celle de l'arbre rotatif (8). Cette butée est en fait constituée par un manchon (11), serti sur l'extrémité du câble (10), et logé dans une lumière (31) menagée au niveau du flasque (12). Cette lumière communique avec la surface latérale externe de la poulie (9) par un orifice traversant (32) réalisé au niveau de la périphérie du flasque (12), permeftant la sortie du câble (10) hors de ladite lumière.Le rôle de prévention de toute détérioration prématurée des organes du dispositif sera détaillé ultérieurement Selon une autre caractéristique fondamentale de l'invention, la partie inférieure du dispositif reçoit un ressort à spirales (25), perpendiculaire à la semelle (2), et dont l'une des extrémités est solidarisée à l'axe central fixe (5), et dont l'autre extrémité est solidaire de la paroi interne (27) de la poulie (9), sous la gorge. Comme il sera décrit ultérieurement, la rotation de la poulie entraîne la compression du ressort, induisant de la sorte l'accumulation d'énergie potentielle, restituable par la rotation en sens inverse de ladite poulie. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité supérieure de l'arbre rotatif (8) est solidaire d'un système à roue libre ou analogue (14). De manière connue, la roue libre autorise la rotation de l'axe à laquelle elle est fixée selon un sens, et en revanche, bloque la rotation dans l'autre sens. Selon l'invention, la roue libre est bloquante pour le sens de rotation de l'arbre rotatif correspondant au sens de dérouiement de la poulie (9). Cette roue libre (14), située dans un plan perpendiculaire à l'arbre rotatif (8), comporte à sa périphérie deux organes circulaires respectivement supérieur (15) et inférieur (16), destinés à coopérer avec des frictions statiques respectivement (17) et (18). Typiquement, ces frictions sont réalisées en un matériau fritté, moulé et rigidifié par un liant fibreux par exemple. Leur composition est bien connue, et comprend typiquement des charges de particules minérales et organiques, auxquelles sont incorporés des éléments souples à base de caoutchouc ou d'élastomère. Ce type de friction est bien connu à l'échelle industrielle, notamment comme pièces de freinage et embrayage, pour lesquelles sa résistance à l'usure est recherchée. Ces frictions statiques (17) et (18) sont respectivement solidaires d'une bague supérieure (19), et du châssis (1) par l'intermédiaire d'un flasque (20), sensiblement perpendiculaire à l'axe central fixe (5). En outre, la bague (19), également perpendiculaire audit axe (5), vient s'emmancher à l'extrémité supérieure (28) de celui-ci, et est susceptible de coulisser au niveau de cette dite extrémité.Ce coulissement est limité en zone inférieure par la coopération de l'organe supérieur (15) de la roue libre (14) avec la friction statique (17), et en zone supérieure par une rondelle creuse (21), et plus particulièrement par une butée (29) solidaire de ladite rondelle creuse (21). Plus précisément, cette rondelle creuse (21) coopère avec la bague (19) par l'intermédiaire d'une rondelle ressort avantageusement réalisée en élastomère (22). De fait, la rondelle creuse (21) est en appui sur un axe (23), coaxial avec l'axe central fixe (5), et vissable dans celui-ci au moyen d'une manivelle (24), extérieure au bâti (I) ou par tout système équivalent. On conçoit de la sorte, que la bague (19) transmet par l'intermédiaire de la rondelle élastomère (22) un effort qui lui est imprimé par la rondelle creuse (21), aux frictions.En outre, cette bague (19) coulisse sur l'axe fixe (5) que pour absorber l'usure des frictions, la course de ce coulissement étant récupérée par l'axe (23). Par ce biais, on peut procéder au réglage du limiteur de couple ainsi constitué, notamment afin de limiter, ou au contraire d'augmenter la résistance qu'il oppose à la roue libre, lorsque celle est amenée à tourner dans le sens bloquant De manière plus précise, ce réglage est fonction de la rondelle élastomère (22), dont la dureté Shore est choisie en fonction de l'effort de traction que le câble (10) est susceptible de subir. De fait cette rondelle (22) est mise en place de manière définitive. Ainsi, la butée (29) solidaire de la rondelle creuse (21) vient en butée contre la bague (19), comprimant de la sorte la rondelle élastomère (22), matérialisant l'effort de traction désiré.En outre, la manivelle (24) mise en place au niveau de la partie supérieure du bâti (1), et coopérant avec l'axe (23) et partant avec la rondelle creuse (21), permet d'appliquer le couple désiré au niveau de cette dernière. Avantageusement cette manivelle (24) est démontable, notamment par fixation réversible sur l'extrémité supérieure de l'axe (23), émergeant hors du bâti (1). Afin de permettre à l'utilisateur de percevoir le moment de la coopération entre la butée (29) et la rondelle (21), on munit l'axe (23) d'un filetage à pas de vis fin. Typiquement l'effort de traction engendré peut varierentre 100 et 1500 daN. Afin d'assurer l'étanchéité de l'ensemble mécanique de limitation de couple, on munit le bâti au niveau de sa coopération avec la manivelle (24) d'un joint à lèvre (26), et au niveau du flasque (20) dans la zone de coopération avec l'arbre rotatif (8), également d'un joint à lèvre (13), ces deux joints étant réalisés en matériau approprié pour leur fonction, et typiquement en nitrile. En outre, on munit la périphérie de la face supérieure du bâti d'un joint torique (non représenté), destiné à coopérer avec la partie supérieure en forme de chapeau (1'), toujours dans le but d'assurer l'étancheïté de l'ensemble. il va être décrit maintenant plus en détail le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. Lorsque l'on désire par exemple amarrer une embarcation au moyen d'un tel dispositif, on fixe celui-ci par tout moyen, afin de le solidariser à ladite embarcation. On déroule hors du bâti par l'ouverture (4) l'amarre enroulée sur la poulie (9) selon la longueur voulue ou nécessaire pour atteindre l'anneau ou le pieu d'amarrage. Cette traction sur -l'amarre induit tout d'abord le déblocage à l'aide de la manivelle (24) de la rondelle (21), et donc de la bague (19), libérant par voie de conséquence la friction (17), et partant la roue libre (14), dont le sens bloquant est choisi correspondant au sens de déroulement de la poulie (9), donc au sens correspondant à une traction exercée sur l'amarre.Cette traction induit donc la rotation de la poulie (9) dans le sens de déroulement, et la rotation de arbre (8) dans le même sens, et par voie de conséquence, la rotation de la roue libre (14). De la sorte, la rotation de la roue libre (14) entraîne la rotation des deux organes (15) et (16) et leur coopération avec les frictions statiques (17) et (18). Pour éviter le blocage de cette rotation, la manivelle (24) est au maximum de sa course, de telle sorte à diminuer au maximum le frottement et donc la limitation du couple. Une fois la longueur de l'amarre souhaitée obtenue, on règle ce limiteur de couple au moyen de ladite manivelle (24) en fonction du couple désiré. Corrélativement, la rotation de la poulie (9) engendre la compression du ressort à spirales (25), accumulant de la sorte de l'energie potentielle, susceptible d'être restituée ultérieurement. Dès lors qu'apparait du mou au niveau de l'amarre (10), par exemple suite à la remontée de la marée ou au contraire suite à la redescente de la marée, l'énergie potentielle emmagazinée par le ressort (25) suite à la traction exercée sur ladite amarre, se libère en entrainant là rotation de la poulie (9) dans le sens d'enroulement, et par voie de conséquence, celle de l'arbre rotatif (8) également dans ce même sens, autorisé par la roue libre et qui elle ne bouge pas. De la sorte, on conserve une tension relativement constante de l'amarre (10), et ce, de manière automatique. En revanche, si la tension au niveau de l'amarre (10) s'accroît pour les mêmes raisons que celles précédemment décrites, cette tension induit une nouvelle rotation de la poulie (9) dans le sens de déroulement, et donc de l'arbre (8), correspondant au sens bloquant de la roue libre, induisant donc la coopération au niveau de la roue libre (14) avec les frictions statiques (17) et (18). Cette rotation de la roue libre est néanmoins rendue possible compte tenu du réglage préalable du limiteur de couple, et ce jusqu'à l'ecrasement de la rondelle ressort élastomère (22), correspondant à la coopération de la butée (29) avec la paroi supérieure de la bague (19).A ce stade, la roue libre ne peut plus tourner dans le sens bloquant, c'est à dire dans le sens de déroulement de la poulie (9), interdisant par voie de conséquence la rotation dans ce sens de l'arbre rotatif (8), et partant celle de la poulie (9) elle même. En d'autres termes, en cas de traction sur l'amarre, lorsque le réglage du limiteur de couple a été effectué, le déroulement de celle ne peut s'effectuer que lorsque l'effort exercé par l'embarcation, suite notamment à une variation de la marée, est supérieur au réglage préalable de la tension de ladite amarre. En outre, dans un souci de prévention du ressort à spirales (25), assurant le stockage d'énergie potentielle, on prévoit au moins quatre spires de celui-ci, lorsque l'amarre arrive en bout de course, c'est à dire, lorsque la butée (11) entre en action. On conçoit de la sorte qu'un tel dispositif peut être avantageusment utilisé pour tout dispositif d'amarrage automatique, et ce quel que soit le type d'embarcation. I1 suffit pour cela de choisir et d'adapter les caractéristiques mécaniques des différents éléments entrant dans sa constitution. On a représenté sur la figure 2 une embarcation du type en question, dont l'amarre arrière est constituée par le dispositif automatique en question, et dont l'amarre avant est fixe.On peut observer la variation de la longueur de ltamarre arrière en fonction des différents cas (inondations, marée haute et marée basse), alors que l'amarre avant reste de longueur constante. Ainsi, l'embarcation décrit une portion d'arc de cercle, dont le centre est constitué par le point de fixation de l'amarra avant fixe (30), et dont le rayon correspond à sa longueur initiale. On observe de fait aucune conséquence facheuse au niveau de l'embarcation qui flotte toujours naturellement sur l'eau sans induire de variation de tension au niveau de l'amarre avant ou même de l'amarre automatique. En outre, la mise en place de cette amarre automatique permet de caler l'embarcation et lui assure une bonne assiette. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de déroulement contrôlé et d'enroulement automatique d'un câble (10) ou analogue comprenant: - un bâti (1) à symétrie de révolution, comportant un orifice traversant (4) autorisant la sortie et la rentrée du câble (10); - un axe central fixe (5), confondu avec l'axe de symétrie du bâti; - un arbre rotatif (8), concentrique avec ledit axe central fixe (5), susceptible d'entrer en rotation selon les deux sens possibles; - un organe d'enroulement (9), destiné à recevoir et stocker le câble (10) sous forme d'une bobine, ledit organe étant solidaire dudit arbre rotatif (8); - une roue libre (14), solidaire de l'arbre rotatif (8), et dont l'axe de rotation est confondu avec celui dudit arbre, la roue libre ntautorisant la rotation dudit arbre que selon le sens correspondant au sens d'enroulement du câble (10) sur ledit organe d'enroulement (9);; - un organe réglable de limitation de couple (17 - 24), destiné à coopérer avec l'arbre rotatif (8); - un organe (25) apte à stocker de l'énergie potentielle, et susceptible de la restituer au niveau dudit arbre rotatif (8); caractérisé: - en ce que l'organe de réception du câble (10) est constitué par une poulie (9), dont l'axe de rotation est coaxial et solidaire avec l'axe de l'arbre rotatif (8), et dont la gorge est hélicoïdale et s'étend sur toute la face latérale externe de ladite poulie (9); - en ce que la roue libre (14) coopère directement avec l'organe de limitation de couple (17- 24);; - en ce que l'organe de stockage et de restitution de l'énergie potentielle est constitué par un ressort à spirales (25), enroulé autour de l'axe central fixe (5), et dont l'une des extrémités est solidaire dudit axe et dont l'autre extrémité est solidaire de la paroi interne (27) de ladite poulie (9); - et enfin, en ce que l'orifice traversant (4) ménagé dans le bâti (1) est de forme allongée, et s'étend parallèlement à l'axe central fixe (5) et en regard de ladite poulie (9). 2/ Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que la poulie (9) comporte une butée de blocage, constituée par un manchon (11) serti à l'extrémité du câble (10), et susceptible de coopérer avec la poulie (9) au niveau d'une lumière (31) ménagée dans le flasque (12) la solidarisant à l'arbre rotatif (8). 3/ Dispositif selon l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que le limiteur de couple est constitué par deux frictions statiques (17,18),, respectivement solidaires du bâti (1) et d'une bague circulaire (19) emmanchée à l'extrémité supérieure de l'axe central fixe (5), le positionnement de ladite bague étant susceptible de varier sous l'action combinée d'une rondelle creuse (21) actionnable depuis l'extérieur du bâti (1) par une manivelle (24), et de la coopération entre la roue libre (14) et les dites frictions statiques (17,18). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rondelle creuse (21) agit au niveau de la bague circulaire (19) par l'intermédiaire d'un matériau souple et notamment d'un élastomère (22). 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre rotatif (8) est monté tourillonnant au niveau de l'axe central fixe (5) au moyen de deux paliers (7).