Brevet FR2704506A1 — publié le 19941104

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT D'UN MOBILE SUR UN SUPPORT LINEAIRE L'invention concerne un dispositif d'entraînement pour la translation d'un mobile, tel qu'un chariot, se déplaçant sur un support linéaire fixe, tel qu'un rail, comportant deux organes rotatifs d'entraînement du mobile mûs à partir d'un même organe moteur, coopérant respectivement avec les faces longitudinales opposées du même support, et dont l'un est10 un organe d'entraînement à coopération discontinue qui ne coopère que sur certains tronçons de son trajet le long du support pour mouvoir le mobile le long du support. On connaît des systèmes mécaniques composés d'un chariot roulant sur un rail par friction de galets entraînés en rotation sur la face supérieure du rail par un organe moteur solidaire du chariot. Ces systèmes fonctionnent généralement sur des rails horizontaux. Si on veut faire fonctionner de tels systèmes sur des tronçons de rail en pente, on doit renforcer l'adhérence des galets de roulement coopérant avec la face supérieure du rail par des galets auxiliaires coopérant par coincement, disposés contre la face inférieure du rail. Outre qu'un tel système est limité dans ses performances par un risque de glissement, et par un risque d'usure du rail ou des galets, il introduit sur les parcours en courbe sur le plan vertical un problème de différence de vitesse entre galets supérieurs et galets inférieurs, ce qui entraîne un frottement des galets non moteurs si on veut lier le mouvement de ceux-ci à celui des galets moteurs. Afin d'assurer le franchissement de rampes, une autre solution consiste à utiliser une chaîne fixe, solidaire du rail, avec laquelle coopère un pignon à chaîne entraîné par l'organe moteur du chariot. Sur de grandes longueurs de rail, cette solution a l'inconvénient d'imposer l'utilisation d'une chaîne sur la totalité du parcours, ce qui est coûteux et ce qui est peu compatible, pour les chaînes à rouleaux, avec des courbes de rail situées dans le plan des axes de rouleaux, lequel est alors généralement le plan5 horizontal. Le but de l'invention est de remédier aux désavantages de ces systèmes connus dans la technique antérieure et de réaliser un dispositif d'entraînement du type décrit ci-avant qui empêche le frottement des galets10 non moteurs sur le support. Selon la présente invention, pour réaliser cela, le dispositif d'entraînement est caractérisé par le fait que l'organe d'entraînement à coopération discontinue est lié cinématiquement de façon constante à l'organe moteur et coopère avec ledit support, avec une vitesse linéaire périphérique supérieure à celle de l'autre organe d'entraînement et, par le fait que cet autre organe d'entraînement à friction est lié cinématiquement à l'organe moteur par l'intermédiaire d'un dispositif à roue libre de sorte que l'entrée en coopération avec le support de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur entraîne automatiquement la mise en roue libre de l'autre organe d'entraînement et de sorte que la cessation de coopération avec le support de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur entraîne automatiquement le rétablissement de la liaison cinématique de l'autre organe d'entraînement avec l'organe moteur. Un système est donc réalisé par la présente invention qui permet, à partir d'une seule source motrice, solidaire du chariot, d'entraîner celui-ci alternativement (et non simultanément) par l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur pour les tronçons du rail o il y a coopération entre cet organe d'entraînement et le rail, soit par l'autre organe d'entraînement pour les tronçons du rail o il n'y a pas coopération entre le rail et l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur. Le système est conçu pour que l'entrée en action de l'organe d'entraînement à5 liaison constante entraîne automatiquement la déconnection de l'autre organe d'entraînement et de sorte que la sortie d'action du moyen d'entraînement à liaison constante entraîne automatiquement l'entrée en action de l'autre organe d'entraînement.10 Cette alternance automatique doit être assurée pour toutes les configurations de pente dans le plan vertical et dans les deux sens de pente pour un même sens de translation. La présente invention réalise l'ensemble de ces conditions par une combinaison simple d'éléments15 exclusivement mécaniques opérant en fonction d'une différence de vitesse linéaire périphérique de l'organe d'entraînement à liaison constante et de l'autre organe d'entraînement, établie par construction à partir d'un trajet rectiligne. Lorsque les deux organes d'entraînement sont simultanément en contact de coopération avec le support linéaire, et lorsque le mobile se déplace sur un tronçon courbe dans le plan vertical, la vitesse linéaire périphérique (ou circonférentielle) respective de chacun varie par rapport à celle de l'autre, la différence de vitesse augmentant pour une courbe de concavité tournée vers le haut et diminuant pour une courbe de concavité tournée vers le bas. Pour le fonctionnement du dispositif d'entraînement selon l'invention les diamètres des organes d'entraînement et les rapports de transmission à partir de l'organe moteur sur chacune des liaisons cinématiques se reliant aux deux organes d'entraînement doivent être choisis de sorte que la vitesse linéaire périphérique de coopération de l'organe d'entraînement à liaison constante avec le support linéaire soit supérieure à la vitesse linéaire périphérique de coopération de l'autre organe d'entraînement avec la surface supérieure du rail. Cette différence de vitesse doit être calculée pour un parcours donné de façon à ne pas être annulée par la courbe du parcours située dans le plan vertical, dont la concavité est tournée vers le bas et qui a le plus petit rayon de courbure.5 Le dispositif à roue libre est, de préférence, constitué d'un pignon à denture oblique monté libre en rotation et en translation sur un arbre commandant l'autre organe d'entraînement, c'est-à-dire l'organe d'entraînement commandé par le dispositif à roue libre, et10 sur lequel sont disposés respectivement de chaque côté dudit pignon deux roues équipées chacune d'un système à roue libre à fonctionnement inverse. Le pignon d'une part et les roues prévues de part et d'autre du pignon sur l'arbre ont leurs faces latérales correspondantes15 constituées de façon telle que la rotation de l'une ou de l'autre roue se solidarise avec celle du pignon lorsque celui-ci vient en contact avec celles-ci par une translation latérale du pignon résultant du sens de rotation reçu d'un pignon amont entraîné par l'organe moteur de sorte que la mise en roue libre et le rétablissement en liaison cinématique dudit autre organe d'entraînement fonctionnent de façon identique dans les deux sens de translation du mobile. Selon ce mode d'exécution le pignon amont entraîné par l'organe moteur est également pourvu d'une denture oblique et il est relié au pignon disposé entre les deux roues situées sur l'arbre du pignon par un train d'engrenage à denture oblique. Les faces latérales du pignon central venant en contact suivant la direction de rotation avec les surfaces latérales internes des roues disposées sur l'arbre de l'autre organe d'entraînement sont munies de couronnes de rampes de profile correspondant à celui de couronnes de rampes dont sont pourvues les faces latérales internes des roues précitées. Le sens d'enclenchement des rampes est inverse d'un côté du pignon par rapport à l'autre côté du pignon. De préférence, la course de déplacement latéral du pignon du dispositif de roue libre est déterminée de façon telle que les rampes situées d'un côté du pignon s'engagent sur les rampes de la roue vers laquelle elles se déplacent avant que les rampes situées de l'autre côté du même pignon se dégagent complètement des rampes de la5 roue dont elles s'éloignent. Selon un mode d'exécution l'organe d'entraînement commandé par le dispositif à roue libre peut être constitué d'un galet à friction coopérant avec la surface supérieure du support tel que le rail, alors10 que l'organe d'entraînement se trouvant en liaison constante avec l'organe moteur du chariot est un pignon à chaîne coopérant avec une chaîne fixée longitudinalement au côté inférieur du support sur certains tronçons seulement de sa longueur. La chaîne est de préférence15 disposée et fixée dans une cavité inférieure longitudinale et continue du rail, comportant une ouverture continue vers le bas pour le passage du pignon à chaîne. Cette disposition permet d'éviter les risques d'humidité, d'encrassement et de logement de corps étrangers. Selon un autre mode d'exécution, l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique avec l'organe moteur est un galet à friction venant en coopération avec la face inférieure du support seulement dans lesdits certains tronçons du trajet le long du support, le support étant pourvu à cet effet de discontinuités de sa face inférieure de sorte que le galet de friction de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur tourne dans le vide le long de ces discontinuités. Les discontinuités peuvent être formées par des parties à hauteur réduite du support. On conçoit que le dispositif décrit soit d'application plus générale que celle d'un chariot porteur d'une charge se déplaçant sur un rail à pentes variées et peut concerner tous systèmes comportant un mobile se déplaçant sur un support linéaire fixe par des organes d'entraînement rotatifs. Le dispositif d'entraînement sera maintenant décrit en plus grand détail en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente un chariot mobile sur un rail ayant une partie en pente et équipé du dispositif d'entraînement selon l'invention. La figure 2 est une représentation schématique du dispositif d'entraînement selon l'invention. La figure 2a est une vue de face, en direction des flèches a-a de la figure 2, de la roue équipée d'un système à roue libre et située sur l'un des côtés du pignon à denture oblique. La figure 2b est une vue de face, en direction des flèches b-b de la figure 2, de la roue équipée d'un système à roue libre et située sur l'autre côté du pignon à denture oblique. La figure 3 est une représentation schématique d'un autre mode d'exécution. Tel que représenté sur la figure 1, un chariot 10 est mobile sur un rail 12 ayant un tronçon en pente 12a. Une chaîne à rouleaux indiquée par la ligne pointillée s'étend le long du tronçon en pente 12a du rail 12 ainsi que sur les parties horizontales du rail avoisinant le tronçon en pente. Le chariot 10 est équipé d'un motoréducteur 16 qui est lié cinématiquement de façon constante à un pignon à chaîne 18 disposé pour venir en prise avec la chaîne 14 lors du déplacement du chariot 10 le long du rail 12. Le motoréducteur 16 est relié cinématiquement a un galet à friction 20 par l'intermédiaire d'un dispositif à roue libre 22. Le galet à friction 20 roule sur le côté supérieur du rail 12 et la roue à chaîne 18 est reçue à son côté inférieur dans une fente 24, voir figure 2, pratiquée à l'extrémité inférieure du rail et s'étendant longitudinalement le long de celui-ci pour venir en engagement avec la chaîne 14 disposée dans une cavité 26 du rail communiquant avec la fente longitudinale 24. Sur la figure 2 la chaîne 14 est représentée par un rouleau de chaîne 28 monté pour rotation libre sur un axe 30. La roue à chaîne 18 est calée sur l'arbre 30 du motoréducteur 16. Un pignon à denture oblique 32 entraîné5 par le motoréducteur 16 est également calé sur l'arbre 30 du motoréducteur 16. Le galet à friction 20 pour l'entraînement à friction du chariot 10 est calé sur un arbre 34 logé à rotation dans le chariot 10. Sur cet arbre 34 est monté un10 pignon 36 à denture oblique qui est entraîné en rotation par un train d'engrenage 38 à denture oblique par le motoréducteur 16 par l'intermédiaire du pignon 32. Le pignon 36 à denture oblique est déplaçable latéralement o longitudinalement sur l'arbre 34 et il est libre en15 rotation par rapport à cet arbre 34. Le pignon à déplacement latéral 36, désigné également "pignon à crabots" est pourvu sur chacune de ses faces latérales d'une couronne de rampes à crabots 44. De part et d'autre du pignon à déplacement latéral 36 sont disposées deux roues 40 et 42 dont chacune est équipée d'un système à roue libre. Tel que représenté sur les figures 2a et 2b, chaque roue 40, 42 équipée d'un système à roue libre comporte une couronne de rampes à crabots 46 montée sur un moyeu 47 calé sur l'arbre 34. Les rampes à crabots sont formées sur les côtés des couronnes 46 tournés vers le pignon à crabots 36. Les crabots de la roue 40 et du côté correspondant du pignon à déplacement latéral 36 étant orientés inversement par rapport aux crabots formés sur l'autre côté du pignon 36 et la roue correspondante 42. Dépendant de la direction de rotation le pignon à crabots 36 se déplace dans une ou l'autre direction sur l'arbre 34 pour venir en engagement avec la roue 40 ou avec la roue 42 montée sur l'arbre 34. La zone 48 située entre la couronne 46 et le moyeu 47 est remplie de matière plastique 49 et garnie de clavettes 50 excentriques ou nonradiales. Si, par son sens de rotation, le pignon 36 vient s'enclencher sur la roue 40 ou 42 il la fait tourner dans le sens des flèches indiquées sur les figures 2, 2a et 2b. Si la vitesse angulaire de la couronne 46 de la roue 40 ou 42 est plus importante que celle de son moyeu 47, les clavettes 505 solidarisent la couronne 46 ou moyeu 47 pour l'entraîner en rotation. Par contre si la vitesse angulaire du moyeu 34 est plus élevée que celle de la couronne 46 le système est mis en roue libre. Le mode d'exécution décrit ci-avant des systèmes à roue libre est non-limitatif. Des systèmes à roue libre à billes pourraient également être prévus au lieu des clavettes encastrées en matière plastique. Supposons maintenant que le système soit mis en mouvement sur un tronçon du parcours non pourvu de chaîne, partie qui est horizontale. En l'absence de chaîne dans la cavité inférieure 26 du rail 12, le pignon à chaîne 18 va tourner dans le vide, et son mouvement n'interviendra pas dans la cinématique du système. Dans ce cas, la rotation de l'organe moteur 16 entraîne la rotation du pignon à crabots 36 à travers celle des pignons intermédiaires 38. Toutefois, alors que les pignons intermédiaires 38 sont bloqués en translation sur leurs axes respectifs, le pignon à crabots 36 peut se déplacer vers la gauche ou vers la droite sur son arbre 34. Du fait de l'inclinaison des dentures du train de pignons, le pignon à crabots 36, en même temps qu'il sera entraîné en rotation, sera soumis à une poussée latérale dans l'un ou l'autre sens suivant le sens de rotation qui lui sera imprimé à partir du moteur 16. De ce fait, le pignon à crabots 36 s'engagera, suivant le sens de rotation, avec l'une ou l'autre des roues 40, 42, ces deux roues 40, 42 étant disposées de façon à entraîner, chacune dans un sens inverse de celui de l'autre, l'arbre 34 sur lequel est calé le galet à friction 20. Lorsque le chariot 10 s'engage à l'abord d'une pente, c'est-à-dire sur un tronçon du rail muni d'une chaîne 14, le pignon à chaîne 18 va s'engager sur la chaîne 14. Du fait de sa vitesse périphérique supérieure à celle du galet 20, le surcroît de vitesse qui va s'ensuivre par rapport à la vitesse d'entraînement du5 galet 20, va débrayer le dispositif à roue libre 22 qui était auparavant motrice du galet 20, déconnectant ainsi le galet à friction 20 de la liaison cinématique motrice et évitant ainsi le patinage de ce galet 20 sur le rail 12. Lorsque le chariot 10 va s'engager, à partir d'un trajet horizontal déjà muni d'une chaîne, sur une pente quelconque, il va franchir nécessairement une courbe située dans le plan vertical et orientée soit vers le haut soit vers le bas. Suivant le sens d'orientation de la courbe la différence de vitesse linéaire entre les deux organes d'entraînement 18, 20 va soit augmenter soit diminuer. La seule contrainte de l'invention est alors de prévoir le rapport des deux vitesses de telle sorte que leur différence ne soit annulée sur aucune courbe du parcours considéré. Lorsque le chariot 10 ayant rejoint un tronçon horizontal du rail sort de la partie munie d'une chaîne, le pignon à chaîne 18 perd son rôle moteur et le système de transmission rétablit la liaison entre le moteur 16 et le galet à friction 20. Selon le mode d'exécution représenté sur la figure 2 on a prévu pour tous les pignons le même diamètre, établissant ainsi un rapport total de transmission de 1:1. La différence de vitesse linéaire entre le pignon à chaîne 18 et le galet à friction 20 résultant, dès lors, uniquement du rapport direct de leur diamètre respectif. Il va de soi que la différence nécessaire des vitesses linéaires pourrait être obtenue aussi par la sélection d'un rapport de transmission approprié entre le pignon 32 et le pignon à crabots 36. Tel que représenté sur la figure 3, au lieu d'utiliser pour l'organe d'entraînement à coopération discontinue une roue à chaîne venant en engagement avec une chaîne du support linéaire prévue sur les tronçons du trajet o l'action de l'orgne d'entraînement à coopération discontinue est désirée, ou peut aussi employer pour l'organe d'entraînement à coopération discontinue un galet5 à friction 18' venant en engagement avec le côté inférieur du rail 12' seulement sur certains tronçons du rail 12'. A cet effet, le rail 12' peut avoir une plus petite hauteur formée par une partie découpée 52 de la surface inférieure du rail 12' aux endroits o l'action de l'organe10 d'entraînement à coopération discontinue 18' n'est pas désirée. Si le chariot se trouve sur une partie du rail 12' à hauteur réduite le galet à friction 18' tourne dans le vide, tel que représenté par la position à traits interrompus sur la figure 3. Selon la description précédente le moyen d'entraînement à coopération discontinue vient en action pour entraîner le chariot sur les tronçons en pente du rail. Cependant sur les tronçons horizontaux du rail des endroits peuvent être présents o l'action de l'organe d'entraînement à coopération discontinue est souhaitable. Certains tronçons horizontaux du rail peuvent donc aussi être pourvus d'une chaîne ou d'une hauteur réduite du rail constituée d'une partie découpée de la face inférieure du rail. Revendications 1. Dispositif d'entraînement pour la translation d'un mobile, tel qu'un chariot, se déplaçant sur un support linéaire fixe, tel qu'un rail, comportant5 deux organes rotatifs d'entraînement du mobile mûs à partir d'un même organe moteur, coopérant respectivement avec les faces longitudinales opposées du même support, et dont l'un est un organe d'entraînement à coopération discontinue qui ne coopère que sur certains tronçons de10 son trajet le long du support pour mouvoir le mobile le long du support, caractérisé par le fait que l'organe d'entraînement à coopération discontinue est lié cinématiquement de façon constante à l'organe moteur et coopère avec ledit support, avec une vitesse linéaire périphérique supérieure à celle de l'autre organe d'entraînement et, par le fait que cet autre organe d'entraînement à friction est lié cinématiquement à l'organe moteur par l'intermédiaire d'un dispositif à roue libre de sorte que l'entrée en coopération avec le support de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur entraîne automatiquement la mise en roue libre de l'autre organe d'entraînement et de sorte que la cessation de coopération avec le support de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur entraîne automatiquement le rétablissement de la liaison cinématique de l'autre organe d'entraînement avec l'organe moteur. 2. Dispositif d'entraînement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à roue libre est constitué d'un pignon central à denture oblique monté libre en rotation et en translation sur un arbre de commande dudit autre organe d'entraînement et sur lequel sont disposées respectivement de chaque côté dudit pignon deux roues équipées chacune d'un système à roue libre à fonctionnement inverse, ledit pignon d'une part et lesdites roues d'autre part ayant leurs faces latérales correspondantes constituées de façon telle que la rotation de l'une ou de l'autre des deux roues se solidarise avec celle dudit pignon lorsque celui-ci vient en contact avec celle-ci par sa translation latérale sur l'arbre du côté5 résultant du sens de rotation reçu d'un pignon amont entraîné par l'organe moteur de sorte que la mise en roue libre et le rétablissement en liaison cinématique dudit autre organe d'entraînement fonctionnent de façon identique dans les deux sens de translation du mobile.10 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces latérales du pignon central venant en contact suivant le cas avec les faces latérales internes des deux roues sont munies de couronnes de rampes de profil correspondant à celui de couronnes de15 rampes dont sont pourvues les faces latérales internes desdites roues, rampes dont le sens d'enclenchement est inverse d'un côté du pignon central par rapport à l'autre dans le sens o l'enclenchement se produit à partir du mouvement de translation et de rotation du pignon central. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la course de déplacement latéral du pignon central du dispositif à roue libre est déterminée de façon telle que les rampes situées d'un côté du pignon central ci-dessus s'engagent sur les rampes de la roue vers laquelle il se déplace avant que les rampes situées de l'autre côté du même pignon central se dégagent complètement des rampes de la roue dont il s'éloigne. 5. Dispositif suivant la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement commandé par le dispositif à roue libre est un galet à friction coopérant avec la face supérieure du support tel que rail, cependant que l'organe d'entraînement se trouvant en liaison constante avec l'organe moteur est un pignon à chaîne coopérant avec une chaîne fixée longitudinalement au côté inférieur du support sur certains tronçons seulement de sa longueur. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la chaîne est disposée et fixée dans une cavité inférieure longitudinale et continue d'un rail, comportant une ouverture continue vers le bas pour le5 passage du pignon à chaîne. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur, le diamètre dudit autre10 organe d'entraînement et le rapport de transmission de la liaison cinématique entre l'organe moteur et ledit autre organe d'entraînement sont choisies de sorte qu'à n'importe quel endroit du support la vitesse circonférentielle de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur soit toujours supérieure à la vitesse circonférentielle dudit autre organe d'entraînement. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur est un galet à friction venant en coopération avec la face inférieure du support seulement dans lesdits certains tronçons du trajet le long du support, le support étant pourvu à cet effet de discontinuités de sa face inférieure entre lesdits tronçons de sorte que le galet de friction de l'organe d'entraînement se trouvant en liaison cinématique constante avec l'organe moteur tourne dans le vide le long de ces discontinuités. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les discontinuités sont formées par de parties à hauteur réduite du support.