Brevet FR2861911A1 — publié le 20050506

La présente invention concerne un dispositif motorisé pour l'entraînement en rotation d'une pièce mécanique. Elle concerne plus particulièrement l'entraînement d'une pièce mécanique qui est habituellement entraînée à l'aide d'une manivelle. On peut citer ici à titre d'exemple un winch de bateau, un treuil de levage, un cric, etc.... Un dispositif du type de celui selon l'invention est alors destiné à remplacer la manivelle actionnée manuellement. L'entraînement du dispositif mécanique (winch, cric, etc...) est alors assuré par un dispositif amovible comportant un moteur. Les dispositifs existants capables d'exercer un couple suffisant pour entraîner un winch ou un cric, sont le plus souvent équipés d'un moteur destiné à être alimenté par le secteur (220 V). Il existe également des manivelles motorisées utilisant des moteurs basse tension associés à des batteries. L'un comme l'autre, les dispositifs existants sont encombrants et leur utilisation nécessite une force physique relativement importante. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif motorisé pour l'entraînement en rotation d'une pièce mécanique présentant un couple de sortie pouvant être relativement important et d'utilisation facilitée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. A cet effet, elle propose un dispositif motorisé pour l'entraînement en rotation d'une pièce mécanique comportant un moteur associé à un réducteur de vitesse ainsi qu'un dispositif de renvoi d'angle. Selon l'invention, le moteur est alimenté par accumulateur, et le dispositif de renvoi d'angle, le réducteur, le moteur et au moins un accumulateur sont montés sensiblement alignés, dans l'ordre d'énumération indiqué. Avec une telle configuration, l'accumulateur est éloigné de l'axe de sortie du dispositif. Cet accumulateur est en général une pièce de masse relativement importante. Le fait de la disposer à cet endroit permet d'augmenter l'inertie du dispositif. L'utilisateur a donc un effort moins important à réaliser pour maintenir le dispositif selon l'invention lorsque celui-ci entraîne un dispositif mécanique. Dans une forme de réalisation préférée, le dispositif motorisé selon la présente invention comporte en outre des moyens de préhension disposés entre l'accumulateur au nombre d'au moins un et le moteur. Ceci permet de rallonger 2861911 2 encore le dispositif et donc le bras de levier entre l'axe de sortie et l'accumulateur. La poignée est placée à cet endroit pour être elle aussi éloignée de l'axe de sortie du dispositif. Pour une plus grande sécurité, un dispositif limiteur de couple est 5 avantageusement prévu. Le moteur choisi pour équiper un dispositif motorisé selon l'invention est par exemple un moteur électrique dont la vitesse de rotation maximale est élevée, de préférence supérieure à 10.000 tr/mn. Pour gagner en poids, en volume et avoir un bon rendement 10 mécanique, le réducteur de vitesse comporte de préférence au moins un train épicycloïdal. Pour un plus grand confort d'utilisation, le réducteur de vitesse présente avantageusement au moins deux rapports de réduction. Pour augmenter encore le rapport de réduction de vitesse du moteur, le dispositif de renvoi d'angle forme de préférence également un étage de réduction de vitesse. II s'agit par exemple d'un dispositif comportant une vis sans fin coopérant avec une roue dentée correspondante. Le moteur est de préférence équipé d'un dispositif de pilotage réalisant une régulation électronique de sa vitesse. Pour des raisons de sécurité, le moteur peut également être équipé d'un disjoncteur le protégeant contre les surcharges électriques. Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel: La figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif selon l'invention, et La figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie, en vue de dessus, du dispositif de la figure 1. La figure 1 montre l'aspect extérieur d'une forme de réalisation préférentielle d'un dispositif motorisé selon l'invention. Ce dispositif comporte un boîtier extérieur 2 à l'intérieur duquel se trouvent divers éléments électromécaniques décrits plus loin. La forme de ce boîtier extérieur 2 est une forme tubulaire allongée. Une première extrémité 4 de ce boîtier extérieur 2 est configurée pour recevoir un dispositif de renvoi d'angle. Cette première extrémité 4 présente ainsi une forme sensiblement cylindrique circulaire d'axe perpendiculaire 2861911 3 à la direction longitudinale du reste du boîtier extérieur 2. La seconde extrémité 6 du boîtier extérieur 2 est conformée de manière à permettre le montage d'un accumulateur 8. A proximité immédiate de la seconde extrémité 6, le boîtier extérieur 2 5 est conformé de manière à former une poignée 10. Cette dernière est de taille suffisante pour pouvoir être saisie à pleine main. Entre la poignée 10 et la première extrémité 4, le boîtier extérieur 2 loge un moteur 12 électrique, une boîte de vitesses 14, un limiteur de couple 16 et un dispositif de renvoi d'angle 18. Le moteur 12 est un moteur à courant continu dont la tension d'alimentation est inférieure de préférence à 50 V de manière à ne présenter aucun danger électrique pour son utilisateur. Dans la forme de réalisation préférée représentée au dessin, le moteur utilisé est un moteur 18 V. Sa puissance est d'environ 400 W. Ce moteur peut tourner à grande vitesse, par exemple 17.300 tr/mn (soit environ 1.812 radis). Le couple maximal en sortie est de 0,230 Nm. Ce moteur est alimenté par l'accumulateur 8. Celui-ci est amovible et rechargeable. Il s'agit par exemple d'un accumulateur réalisé à partir d'hydrures métalliques de nickel (NiMH) et constitué d'éléments de 3 A ou 4 A. Le moteur 12 électrique est piloté de préférence par un système de régulation électronique. Un variateur transistorisé (non représenté) permet d'assurer cette régulation de vitesse. Une gâchette 20 est prévue au niveau de la poignée 10 pour permettre à l'utilisateur de commander aisément la vitesse du moteur. Ce dispositif permet de faire varier la vitesse du moteur depuis une vitesse nulle jusqu'à la vitesse maximale et aussi de changer le sens de rotation du moteur à la demande de l'utilisateur. Le moteur électrique est également protégé contre les surcharges. II est prévu dans le dispositif représenté au dessin un disjoncteur (non représenté). La batterie est également protégée contre une éventuelle surchauffe par un dispositif de type connu de l'homme du métier, par exemple un dispositif intégrant une résistance NTC (pour Negative Temperature Coefficient thermistor ou thermistance à coefficient de température négatif). La boîte de vitesses 14 est constituée de trains épicycloïdaux. Elle comporte trois rapports de réduction, un premier rapport RI = 38, un second 2861911 4 rapport R2 = 12 et un troisième rapport R3 = 9. Un sélecteur 22 actionné par un bouton de commande 24 situé sur le corps du dispositif permet à l'utilisateur de choisir le rapport de réduction souhaité. L'avantage de l'utilisation de trains épicycloïdaux est qu'ils permettent dans un encombrement réduit d'obtenir des rapports de réduction importants. En outre, ils permettent d'obtenir un bon rendement mécanique. La vitesse de rotation en sortie de boîte de vitesses 14 est inférieure à la vitesse de rotation de l'arbre du moteur. Par contre le couple en sortie de boîte de vitesses 14 est, au rendement mécanique près, supérieur au couple de sortie sur l'arbre moteur dans le même rapport que le rapport des vitesses. Le limiteur de couple 16 est disposé en sortie de boîte de vitesses 14. Il peut s'agir ici de tout type de limiteur de couple connu de l'homme du métier. En aval du limiteur de couple 16, se trouve le dispositif de renvoi d'angle 18. Ce dispositif comporte une vis sans fin 26 montée dans l'axe du moteur 12. Un palier 28, disposé du côté opposé au limiteur du couple 16, permet de maintenir l'extrémité de la vis sans fin 26 et d'assurer ainsi un parfait guidage de celle-ci. Cette vis sans fin 26 engrène avec une roue dentée 30. On réalise entre la vis sans fin 26 et la roue dentée 30 un rapport de réduction R4 = 10 par exemple. L'arbre de la roue dentée 30 est perpendiculaire à l'axe de la vis sans fin 26 et donc également à l'axe du moteur 12 et de sa boîte de vitesses 14. Des paliers sont prévus dans le boîtier extérieur 2 pour le guidage de la roue dentée 30. Cette dernière est montée sur un arbre 32 dont une extrémité fait saillie hors du boîtier extérieur 2. Cette extrémité en saillie présente par exemple une section en forme de carré. Cette extrémité pourra être utilisée pour entraîner directement un dispositif mécanique ou bien par l'intermédiaire d'un adaptateur. On peut prévoir de réaliser une étanchéité entre l'extrémité de l'arbre 32 présentant une section carrée et le boîtier extérieur 2. Ce dernier forme de préférence une coque étanche autour du moteur 12, de sa boîte de vitesses 14, du limiteur de couple 16 et du dispositif de renvoi d'angle 18. De cette manière le dispositif décrit peut fonctionner sans problème en milieu humide. En conclusion, le dispositif peut entraîner tout système mécanique de traction ou de levage fixe, rotatif ou linéaire en venant accoupler l'extrémité libre de l'arbre 32 sur l'axe tournant du système mécanique correspondant. On peut citer à titre d'exemples non limitatifs de systèmes pouvant être entraînés par le 2861911 5 dispositif selon l'invention: les treuils, les cabestans horizontaux ou verticaux, les crics, les enrouleurs, les emmagasineurs, les systèmes filotractés, les vérins à vis et noix creuses, etc.... Plus généralement, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour l'actionnement de tous systèmes mécaniques entraînés habituellement par une manivelle. Comme il ressort des données numériques indiquées plus haut, le couple en sortie peut être de l'ordre de 70 Nm. Selon la vitesse sélectionnée, la vitesse maximale en sortie de dispositif est soit de l'ordre de 45 tr/mn, soit de l'ordre de 140 tr/mn, soit de l'ordre de 200 tr/min. Le poids total d'un dispositif selon l'invention, avec batterie, peut être de l'ordre de 3,5 kg. Le boîtier extérieur est alors réalisé dans une matière synthétique éventuellement composite. La disposition de la batterie à l'extrémité du dispositif opposé à l'arbre de sortie de ce dispositif permettant l'accouplement à un système mécanique, permet une bonne ergonomie de ce dispositif et en facilite l'emploi. Le fait de disposer un élément de masse relativement importante à distance de l'axe de sortie crée un couple résistant important et le couple à exercer par l'utilisateur au niveau de la poignée est donc limité. Cet effet conjugué à un poids relativement faible de l'ensemble du dispositif fait de celui-ci un objet facilement manipulable sans nécessiter d'efforts physiques importants. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférentielle décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. Elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. 2861911 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif motorisé pour l'entraînement en rotation d'une pièce mécanique comportant un moteur (12) associé à un réducteur de vitesse (14) ainsi qu'un dispositif de renvoi d'angle (18), caractérisé en ce que le moteur (12) est alimenté par accumulateur (8), et en ce que le dispositif de renvoi d'angle (18), le réducteur (14), le moteur (12) et au moins un accumulateur (8) sont montés sensiblement alignés, dans l'ordre d'énumération indiqué. 2. Dispositif motorisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 des moyens de préhension (10) sont en outre prévus entre l'accumulateur (8) au nombre d'au moins un et le moteur (12). 3. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif limiteur de couple (16). 4. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé 15 en ce que le moteur (12) est un moteur électrique dont la vitesse de rotation maximale est élevée et supérieure à 10.000 tr/mn. 5. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse (14) présente un train épicycloïdal au moins. 6. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse (14) présente deux rapports de réduction au moins. 7. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de renvoi d'angle (18) forme également un étage de réduction de vitesse. 8. Dispositif motorisé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur (12) est équipé d'un dispositif de pilotage réalisant une régulation électronique de sa vitesse.