Brevet FR2699877A1 — publié le 19940701

La présente invention concerne une installation de transport du type com- prenant un rail aérien sur lequel se déplacent plusieurs chariots motorisés Plus particulièrement, l'installation considérée comprend des tronçons du parcours (par exemple des tronçons horizontaux ou à faible pente) sur lesquels le frottement entre les roues motrices et le rail suffit pour le mouvement, et des tronçons de par- cours (par exemple à pente relativement élevée) dans lesquels il est nécessaire qu'une couronne dentée ou un pignon engrène avec une crémaillère disposée sur le rail. On connaît, pour de tels types d'installation, le problème dû aux couples ini- tiaux de l'engrènement entre pignon et crémaillère En fait, lorsqu'un tronçon de déplacement à crémaillère est atteint, c'est très difficilement que le pignon est déjà exactement en phase avec cette dernière et par conséquent les dents respectives s'entrechoqueront, avec des coincements, des tressautements et des secousses. Outre le bruit produit, ce phénomène entraîne inévitablement des détériorations importantes et une possibilité de ruptures. Dans la technique connue, il a été proposé des solutions basées sur la ré- duction des surfaces de contact des dents au début de la venue en prise, de façon à réduire la possibilité de chocs dent contre dent, en vue de la synchronisation complète entre pignon et crémaillère Il a par conséquent été proposé des crémail- lères dont les dents initiales ont une hauteur réduite et augmentant progressive- ment jusqu'à la hauteur normale Un inconvénient d'une telle solution réside dans le fait que les chocs peuvent encore se produire, quoiqu'avec une probabilité ré- duite, et par conséquent l'usure n'est que retardée dans le temps Ainsi que cela est par exemple décrit dans la demande de brevet PCT/EP 92/01592, pour tenter d'éviter aussi des chocs minimes, il a été proposé aussi de soutenir le tronçon abaissé de la crémaillère au moyen d'un support élastique, de façon que des ve- nues en butée éventuelles provoquent l'abaissement d'un tel tronçon, et ceci de fa- çon à permettre un passage par-dessus les dents Cette solution souffre en tout état de cause du grave problème résidant dans le fait que, dans le cas o le contact entre la crémaillère et la couronne se produit de front, dent contre dent, l'abaissement de la crémaillère évite les endommagements, mais supprime en même temps toute action éventuelle de mise en phase Par conséquent, à l'arrivée du pignon sur le tronçon rigide de la crémaillère, il se pose les mêmes problèmes qu'on peut relever dans le cas d'une crémaillère fixe et non abaissée. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant une installation de transport du type considéré qui ne comporte pas les problèmes de venue en butée et de chocs entre les dents à l'entrée d'un tronçon de déplacement à crémaillère, en assurant une mise en phase rapide et sûre. C'est pourquoi, dans un tel but, l'invention a pour objet une installation de transport, dans laquelle plusieurs chariots motorisés se déplacent le long d'un rail suspendu, chaque chariot comprenant une roue motrice, prenant appui sur le rail, et un pignon relié à un arbre moteur et engrenant avec une crémaillère disposée le long de certains tronçons du rail en vue d'assurer le déplacement du chariot à l'occasion d'un patinage de la roue motrice sur de tels tronçons, caractérisée en ce que le pignon est monté librement rotatif vis-à-vis de l'arbre moteur sur l'étendue d'un angle préfixé que font entre elles des positions extrêmes matérialisées par des moyens de fin de course du mouvement de rotation libre, des moyens élas- tiques repoussant le pignon à une position intermédiaire entre lesdites positions extrêmes, et en ce que, lorsqu'un tronçon de rail pourvu d'une crémaillère est at- teint, le pignon pivote librement à l'encontre de l'action des moyens élastiques en vue d'une interaction entre les dents de ce pignon et les dents de la crémaillère qui permet d'atteindre la position angulaire d'engrènement correct, tandis que, lors d'un patinage de la roue, le pignon fournit une action motrice en se plaçant dans la position extrême correspondante de fin de course du mouvement de rotation libre sur l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la des- cription qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins an- nexés dont: la figure 1 représente une vue de face, partiellement en coupe, d'un chariot de transport sur un monorail qui est conforme à l'invention, la figure 2 est une vue suivant la ligne Il-Il de la figure 1, la figure 3 est une vue partielle et à plus grande échelle suivant la ligne 11 I-111 de la figure 2, la figure 4 est une vue de face, partiellement en coupe, d'un second chariot de transport sur monorail conforme à l'invention, la figure 5 est une vue partielle suivant la ligne V-V de la figure 4, la figure 6 est une vue de côté, partielle, d'une autre réalisation possible conforme à l'invention et la figure 7 est une vue à plus grande échelle suivant la ligne Vil-Vll de la fi- gure 6. Si on se reporte aux figures, la figure 1 représente une vue de face d'un chariot 10 se déplaçant le long d'un monorail 11 en forme de I qui est suspendu à l'aide de moyens de soutien 12 fixés à l'âme centrale de ce rail Plusieurs chariots doivent se déplacer le long du rail, en constituant ainsi une installation de trans- port, ainsi que cela est connu dans la technique Comme on le voit bien encore à la figure 1, le chariot 10 a une section transversale pratiquement en C de façon à chevaucher le rail sur ses trois côtés laissés libres par les moyens de soutien 12. Le chariot comprend plus particulièrement à sa partie supérieure une roue de sup- port 13 qui est commandée par un moteur 14 destiné à la faire rouler sur la surface supérieure du rail, tandis qu'à sa partie inférieure, il porte un crochet 15 de support de la charge Ainsi qu'il est connu dans la technique, un tel crochet peut avoir n'importe quelle forme en fonction de ce qui est rendu nécessaire par le transport et il n'est donc pas représenté en détail. Il peut aussi être prévu des galets latéraux 16 qui se déplacent librement le long des bords latéraux du rail de façon à fournir au chariot un guidage transversal. Il a jusqu'à présent été décrit une technique essentiellement connue. Le chariot comprend en outre une roue dentée ou pignon 17 qui a le même axe que la roue 13 de façon à être entraîné en rotation par le même moteur 14 Sur des tronçons du parcours o il est nécessaire que le chariot transmette un couple plus important que celui permis par la simple adhérence de la roue 13 sur le rail, il est prévu sur le côté supérieur du même rail une crémaillère 18 destinée à coopé- rer avec le pignon 17. Ainsi, le seul frottement entre la roue et le rail peut par exemple être exploité pour fournir une action motrice sur les tronçons horizontaux ou à pente limitée, tandis que, pour les tronçons à pente relativement forte, l'action motrice est fournie par l'engrènememt pignon-crémaillère. Suivant les principes novateurs de la présente invention, le pignon n'est toutefois pas calé à demeure sur l'arbre moteur 19 sur lequel la roue est calée, mais il est, au contraire, monté avec un certain jeu angulaire Il est prévu aussi des moyens de butée de fin de course, de façon qu'une fois que la rotation angulaire relative prévue à eu lieu, l'arbre puisse transmettre le mouvement au pignon Le jeu angulaire peut par exemple être au moins égal au pas angulaire entre les dents du pignon. Par ailleurs, dans des conditions de repos, des moyens élastiques maintien- nent le pignon dans une position intermédiaire sur l'étendue de l'excursion angu- laire permise par le jeu. Ainsi, lorsque le pignon atteint un tronçon de rail qui est pourvu au préalable d'une crémaillère, ce pignon peut pivoter d'un petit angle (à l'encontre de la pous- sée des moyens élastiques) sous l'action de la résistance offerte par la rencontre des dents du pignon avec celles de la crémaillère Les dents du pignon peuvent ainsi se présenter librement en phase avec celles de la crémaillère, ce qui permet d'atteindre la condition angulaire d'engrènement correct Tant que la roue motrice ne patine pas, le pignon suit d'une manière passive le mouvement du chariot avec les dents à présent en phase Dès que la roue perd de l'adhérence et commence à patiner, l'arbre moteur tourne d'un petit angle sans qu'il y ait un mouvement cor- respondant du chariot et, par conséquent, le pignon, qui est en train de tourner d'une manière passive en raison du déplacement du chariot le long de la crémail- lère, exécute un mouvement relatif supplémentaire autour de l'arbre moteur et vient en butée avec les moyens de fin de course, en commençant ainsi à entraîner le chariot le long de la crémaillère En d'autres termes, la phase de synchronisation se produit avec le pignon ne transmettant aucun couple et il ne se produit donc pas de phénomènes de "grincement" et de sauts entre les dents et ce n'est qu'une fois la synchronisation réalisée que le pignon commence à transmettre un couple Il est bien entendu important que l'entrée de la crémaillère soit située suffisamment en avant du tronçon en pente sur lequel la roue commence à patiner, de façon à per- mettre la synchronisation essentiellement complète à pignon "fou". Grâce aux moyens de fin de course, le couple n'est pas transmis par l'élément élastique qui ne doit par conséquent pas être très puissant, mais doit avoir une force uniquement suffisante pour maintenir le pignon pratiquement centré lorsqu'il n'est pas en interaction avec la crémaillère En définitive, les moyens élas- tiques doivent produire un couple très inférieur, par exemple d'un ordre de gran- deur, au couple demandé au moteur pour l'entraînement du chariot. Ainsi qu'on le voit à la figure 2, pour favoriser la synchronisation, il est pos- sible aussi de réaliser l'entrée de la crémaillère avec une denture dont la dimen- sion augmente progressivement jusqu'à la dimension nécessaire pour l'engrènement normal avec les dents du pignon Grâce à la liberté de mouvement du pignon entre les dents, il ne se produit en tout état de cause ni chocs, ni venue en butée, mais uniquement des déplacements relatifs et de légers glissements, lesquels, en l'absence de forces transmises importantes, sont pratiquement sans influence en ce qui concerne l'usure. Les figures 1, 2 et 3 illustrent une première réalisation, présentée à titre d'exemple, qui applique les principes de la présente invention Dans cette réalisa- tion, l'arbre moteur 19 comprend une clavette longitudinale 20 qui s'engage dans une rainure opposée (non représentée) de la roue 13, de façon à la rendre soli- daire de l'arbre La clavette s'étend aussi sur le tronçon d'arbre qui porte le pignon 17 Ce pignon comporte toutefois une rainure 21 de plus grande largeur angulaire, ce qui permet un logement de la clavette avec jeu, de façon à autoriser la rotation angulaire prévue entre le pignon et l'arbre, en constituant en même temps un moyen de butée de fin de course au-delà de ladite rotation prévue Bien entendu, la surface de butée considérée dépend du sens de marche du chariot et/ou du fait que l'action du pignon est une action motrice ou une action de freinage. Les moyens élastiques sont par exemple constitués d'un élément élastique 22 comportant une possibilité de déformation élastique au moins dans la direction du mouvement relatif, de l'angle préfixé, entre la roue et le pignon (par exemple un ressort hélicoïdal, une lame flexible, un élément en caoutchouc, etc) Cet élément s'étend transversalement entre la roue et le pignon en s'emboîtant dans des sièges ménagés dans ces derniers et il est situé à une certaine distance radiale de l'arbre moteur Lorsqu'il se trouve en état de repos, l'élément élastique a tendance à maintenir son état rectiligne qui correspond à la position intermédiaire de la cla- vette 20 dans la rainure 21 (figure 2) Quand, au contraire, une force de rotation est appliquée sur les dents du pignon, l'élément élastique se déforme, ainsi que cela est représenté schématiquement à la figure 3, grâce à des parties évasées 23 et 24 ménagées dans les sièges de cet élément qui sont situés sur les faces, en regard, de la roue et du pignon Les parties évasées ont une étendue telle que la clavette arrive en butée sur l'une des deux extrémités de la rainure 21 avant que la lumière de passage entre les sièges de l'élément 22 se réduise à moins que l'épaisseur de cet élément On évite ainsi une contrainte excessive de l'élément élastique. La structure du chariot, les moyens de butée et les moyens élastiques peu- vent bien entendu être différents de ce qui est représenté aux figures 1 et 2 Par exemple, aux figures 4 et 5, il est représenté une seconde réalisation possible conforme à l'invention Pour des raisons de facilité, des éléments assimilables à ceux de la précédente réalisation sont désignés par les mêmes repères augmentés d'une centaine Il est ainsi prévu un chariot 110 (pour le reste identique à celui re- présenté aux figures précédentes) qui se déplace le long d'un rail 111 porté par des éléments de soutien 112 Le chariot comporte une roue de support double 113 a-113 b qui prend appui sur le rail sur sa partie supérieure et qui est calée d'une manière fixe sur un arbre moteur 119 mû par un moteur 114 Suivant le même axe que la roue double, il est prévu un pignon 117 disposé entre la paire de roues et libre de tourner vis-à-vis de l'arbre 119 La crémaillère 118, qui est prévue dans les tronçons à pente relativement forte, est disposée entre les zones de la voie qui servent d'appui aux roues, de façon que le pignon situé au- dessus puisse engrener avec cette crémaillère Les moyens de fin de course de la rotation libre du pignon peuvent par exemple être réalisés au moyen d'une broche 120 disposée parallèlement à l'axe de la roue et située à une certaine distance radiale du centre, son extrémité étant logée avec un jeu minimal dans des sièges se faisant face qui sont ménagés dans la roue elle-même De cette manière, la broche est pratique- ment solidaire de la roue et traverse le pignon dans une boutonnière de passage 121 (figure 5) qui s'étend suivant la direction circonférentielle du pignon La broche comporte ainsi un jeu qui permet au pignon de ne tourner librement que d'un angle limité préfixé avant que les extrémités de la boutonnière 121 entrent en contact avec la broche (ainsi que cela est représenté en trait interrompu à la figure 5). Comme moyens élastiques permettant le maintien de la broche en position inter- médiaire, on peut par exemple utiliser un élément 122 analogue à celui de la réali- sation précédente Ainsi que la figure 4 le montre aussi, un tel élément déformable élastiquement est emboîté dans des sièges de la paire de roues qui se font face et traverse le pignon par un passage correspondant ménagé dans ce dernier Les bords des sièges qui se font face et du passage sont évasés d'une manière ana- logue, ainsi que cela est représenté à la figure 3, afin de permettre la déformation élastique de l'élément Le fonctionnement est pratiquement analogue à celui déjà décrit ci-dessus, le pignon pivotant librement d'un petit angle en vue de se syn- chroniser avec la crémaillère et en devenant un élément moteur lors d'un patinage ultérieur de la roue. Aux figures 6 et 7, il est représenté une variante possible de réalisation des 1 o moyens élastiques de centrage du pignon vis-à-vis de sa course libre Dans une telle variante, il est disposé, dans la boutonnière 121, deux éléments 122 a et 122 b pouvant céder élastiquement (réalisés par exemple sous la forme de tampons de caoutchouc ou de ressorts) Les éléments 122 a et 122 b sont montés de façon à pousser la broche en direction radiale vis-à-vis du pignon et dans des directions opposées vers le centre de la boutonnière Ainsi qu'on le voit à la figure 7, la bou- tonnière comporte deux surfaces extrêmes de butée 125 et 126 qui constituent les fins de course prévues pour le mouvement angulaire du pignon Les sièges 127 et 128 des éléments élastiques 122 a et 122 b sont réalisés de façon à s'étendre au- delà desdites butées, de façon à ne pas se réduire à zéro et à continuer à recevoir les éléments élastiques comprimés quand le pignon est dans l'une des deux posi- tions extrêmes (représentées en trait interrompu à la figure 7) Avec une telle va- riante, la présence de l'élément élastique 122 disposé entre la roue et le pignon, tel qu'il est représenté à la figure 4, n'est bien entendu pas nécessaire. La manière dont les buts préfixés sont atteints est maintenant évidente, en fournissant une installation de transport comportant des tronçons horizontaux et à forte pente sans perte de traction de la part des chariots et sans usure, ni bruits, ni flottements excessifs, qui sont par contre présents dans la technique connue. Bien entendu, la description qui est faite ci-dessus de réalisations appliquant les principes innovants de la présente invention est présentée à titre d'exemple de ces principes innovants et ne doit par conséquent pas être considérée comme limi- tant la portée de la protection qui est revendiquée. Par exemple, l'utilisation d'une clavette telle que représentée aux figures 1 et 2 peut être étendue à des chariots à roue double du type représenté à la figure 4. D'une manière analogue, l'utilisation d'un couple broche-boutonnière tel que re- présenté aux figures 4 à 7 peut être étendu à un chariot du type représenté à la fi- gure 1. Les moyens élastiques peuvent aussi être réalisés sous la forme de deux ressorts agissants dans un sens essentiellement tangentiel entre la roue et le pi- gnon Il peut aussi être prévu plusieurs moyens élastiques, éventuellement de types différents. Par ailleurs, il est évident que la broche de fin de course peut être solidaire du pignon et s'emboîter avec un certain jeu dans la roue au lieu du contraire. Enfin, l'expression "action motrice" utilisée dans le contexte désigne bien entendu aussi bien une action de poussée du chariot qu'une action de freinage de ce chariot, ainsi qu'il en est par exemple exercé respectivement pendant le par- cours de tronçons en montée ou en descente. REVENDICATIONS 1 Installation de transport, dans laquelle plusieurs chariots motorisés ( 10, ) se déplacent le long d'un rail suspendu ( 11, 1 1 1), chaque chariot comprenant une roue motrice ( 13, 113), prenant appui sur le rail, et un pignon ( 17, 117) relié à un arbre moteur ( 19, 119) et engrenant avec une crémaillère ( 18, 118) disposée le long de certains tronçons du rail en vue d'assurer le déplacement du chariot à l'occasion d'un patinage de la roue motrice sur de tels tronçons, caractérisée en ce que le pignon ( 17, 117) est monté librement rotatif vis-à-vis de l'arbre moteur ( 19, 119) sur l'étendue d'un angle préfixé que font entre elles des positions extrêmes matérialisées par des moyens de fin de course du mouvement de rotation libre, des moyens élastiques repoussant le pignon ( 17, 117) à une position intermédiaire entre lesdites positions extrêmes, et en ce que, lorsqu'un tronçon de rail pourvu d'une crémaillère est atteint, le pignon pivote librement à l'encontre de l'action des moyens élastiques en vue d'une interaction entre les dents de ce pignon et les dents de la crémaillère qui permet d'atteindre la position angulaire d'engrènement correct, tandis que, lors d'un patinage de la roue, le pignon fournit une action mo- trice en se plaçant dans la position extrême correspondante de fin de course du mouvement de rotation libre sur l'arbre ( 19, 119). 2 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens élastiques produisent un couple très inférieur au couple demandé au moteur pour l'entraînement du chariot, de préférence inférieur d'au moins un ordre de grandeur. 3 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la roue ( 13, 113) et le pignon ( 17, 117) sont disposés suivant le même axe et en ce que la roue ( 13, 113) est motorisée par calage sur l'arbre moteur ( 19, 119) du pignon. 4 Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la roue ( 113) est double de façon à constituer deux roues ( 1 1 3 a, 11 3 b) solidaires entre elles et juxtaposées moyennant l'interposition du pignon ( 117). Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de fin de course comprennent une clavette ( 20) qui fait saillie radialement et d'une manière solidaire de l'arbre ( 19) et qui est engagée dans une rainure ( 21) du pi- gnon ( 17) avec un jeu égal au déplacement voulu correspondant à un angle pré- fixé. 6 Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de fin de course comprennent une broche ( 120) qui s'étend entre la roue et le pi- gnon suivant la direction axiale et à une certaine distance radiale de l'arbre, la broche étant logée, avec un jeu exactement égal au déplacement correspondant à un angle préfixé, dans au moins un siège ( 121) ménagé dans l'un des deux élé- ments constitués par la roue et le pignon. 7 Installation suivant l'une des revendications 4 et 6, caractérisée en ce que le siège ( 121) de logement de la broche ( 120) avec jeu est ménagé dans le pignon sous la forme d'une boutonnière de passage s'étendant pratiquement suivant la di- rection circonférentielle. 8 Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens élastiques sont réalisés sous la forme d'au moins un élément ( 22, 122, 122 a, 122 b) à action élastique disposé entre la roue et le pignon au moins suivant la direction de déplacement relatif, de l'angle préfixé, entre la roue et le pignon. 9 Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'au moins un élément à action élastique ( 22, 122) s'étend transversalement entre la roue et le pignon et à une certaine distance radiale de l'arbre et possède une possibilité de déformation élastique au moins dans ladite direction de déplacement relatif. Installation suivant l'une des revendications 6 et 8, caractérisée en ce qu'au moins un élément à action élastique agit sur la broche logée avec jeu dans son siège. 11 Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le siège ( 121) de logement de la broche ( 120) avec jeu comporte une partie plus large ( 127, 128) servant à loger au moins un élément élastique. 12 Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que les élé- ments élastiques ( 122 a, 122 b) sont au nombre de deux en vue de pousser la broche ( 120) dans des sens opposés. 13 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la crémail- lère ( 18, 118) comporte une partie d'entrée initiale comportant des dents dont les dimensions augmentent jusqu'à une dimension d'engrènement normal avec les dents du pignon. 14 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle préfixé est au moins égal au pas angulaire entre les dents du pignon.