Brevet FR3020631A1 — publié le 20151106

CABESTAN Domaine technique. La présente invention est du domaine des équipements pour navires à voiles, utilisés pour la mise et le maintien en tension des cordages associés à la voilure et concerne un nouveau type de cabestan. De tels cabestans sont connus dans le domaine du nautisme sous le nom de « winch » et sont utilisés principalement pour la manoeuvre des voiles et leur réglage, lorsque les efforts à produire sur les cordages sont au-delà des capacités physiques des membres de l'équipage. État de la technique antérieure. Des cabestans ou winchs sont connus de l'état de la technique antérieure. Ces cabestans sont habituellement dotés d'une manivelle de manoeuvre, constituant l'élément mécanique d'entrée, et sont conçus de manière à amplifier l'effort imprimé par l'équipier sur cette manivelle et le transmettre au brin tendu du cordage. Le rapport de multiplication est de 1 pour 5 pour les cabestans de faibles dimensions, il peut être de 1 pour 120 pour les cabestans de grandes dimensions. Typiquement, les cabestans comprennent une embase de fixation au pont du voilier, à laquelle est fixée une portée de guidage recevant en rotation une poupée d'enroulement du cordage à tendre. Cette poupée est accouplée à un mécanisme d'entraînement, interne, actionné par la manivelle. Cette manivelle est habituellement accouplée de manière amovible au mécanisme d'entraînement. Ce mécanisme d'entraînement peut comprendre un ou plusieurs trains d'engrenages réducteurs déterminant au moins un rapport de transmission. L'un des trains d'engrenage est actif lorsque la manivelle est actionnée dans le sens des aiguilles d'une montre. L'autre train devient actif lorsque la manivelle est actionnée dans le sens inverse. De tels cabestans présentent de plus en partie supérieure un dispositif d'auto enroulement connu sous le terme de « self tailing ». Ce dispositif d'auto enroulement exonère l'équipier du maintien en tension de l'extrémité du cordage et lui permet de manoeuvrer la manivelle à l'aide de ses deux mains. Ce dispositif d'auto enroulement connu sous le nom de « self tailing » est typiquement constitué d'un réa monté au-dessus de la poupée et entraînée par cette dernière et d'un bras d'auto-enroulement occupant une position fixe. Le réa est entraîné par la poupée d'enroulement et est formée de deux mâchoires en vis-à-vis l'une de l'autre. Le bras d'auto-enroulement est lié mécaniquement à un élément fixe du cabestan. Un tel dispositif exonère l'équipier, à la manoeuvre du cabestan, du maintien du brin mou du cordage mis en tension dans la poupée. Il peut alors utiliser ses deux mains pour la manoeuvre de la manivelle du cabestan. Exposé de l'invention. Problème technique. L'architecture et la nature des éléments utilisés pour la réalisation des cabestans leurs confèrent un rapport entre la masse et la puissance développée désavantageux. Ceci tient essentiellement au fait que sont utilisés pour la réalisation de la transmission de mouvement entre la manivelle et la poupée, des axes, des paliers et des engrenages formés de roues et pignons dentés en acier ou en bronze d'un poids élevé. Un rapport masse/puissance désavantageux est à éviter pour des cabestan devant équiper les voiliers conçus pour les compétitions nautiques pour lesquels est recherché la légèreté pour réduire la traînée et par voie de conséquence la résistance du navire à l'avancement. En outre le besoin de tolérances dimensionnelles précises implique dans le cadre des opérations d'usinage, des travaux de rectification coûteux en soi, qui renchérissent grandement le coût de fabrication des engrenages du cabestan. Cependant, le mode de transmission adopté, par engrenages à roues et pignons dentés, permet d'une manière simple le report d'une référence fixe sur le bras du mécanisme d'auto-enroulement ou « Self-tailing » et des rapports de vitesses allant de 1 à 45 non atteignables avec d'autres types de transmission, par exemple des transmissions dites harmoniques dont les rapports sont habituellement supérieur à 30. Solution technique. La présente invention a pour objet de pallier les problèmes sus évoqués en proposant un nouveau type de cabestan doté d'une transmission de mouvement réduite en volume et en poids, conçue de manière à posséder un rapport de vitesse inférieur à trente. À cet effet le cabestan selon l'invention, comprenant : - un ensemble fixe prévu pour être fixé sur le pont d'un navire, - une poupée d'enroulement et de traction d'un cordage, à sens unique de rotation, guidée en rotation autour d'un axe géométrique vertical (AA') de l'ensemble fixe, - une transmission de mouvement, en relation d'entraînement d'une part avec la poupée d'enroulement et d'autre part avec un axe central d'entraînement, vertical, prévu pour recevoir de manière amovible une manivelle d'actionnement en rotation de la poupée, - un mécanisme d'auto-enroulement comportant une poulie accouplée à la poupée, et prévue pour recevoir le brin mou du cordage et, - un bras de dégagement fixe par rapport l'ensemble fixe, et lié à l'ensemble fixe par des moyens de liaison mécaniques, ledit bras présentant un bec de dégagement assujetti à pénétrer dans la gorge de la poulie pour en dégager le brin mou du cordage, se caractérise essentiellement en ce que : - l'ensemble fixe comprend une sole d'appui et de fixation au pont d'un navire, et forme une chambre cylindrique en partie inférieure, dotée d'un alésage cylindrique recevant un palier de guidage en rotation de la poupée, - la transmission de mouvement est du type harmonique et comprend : - un générateur d'onde rotatif, entraîné par l'axe d'entraînement, ledit générateur d'onde possédant un grand axe et un petit axe, - un élément déformable en prise avec le générateur d'onde afin d'être déformé par ce dernier, ledit élément déformable étant constitué par une chaîne à maillons articulés, du type Galle, comportant plusieurs rangées de maillons, superposées, dont une occupe une position inférieure et une autre une position supérieure, - une couronne à denture interne en relation d'engrènement avec l'élément déformable et accouplée à la poupée, - les moyens de liaison mécaniques entre l'ensemble fixe et le bras de dégagement comprennent : - la chaîne à maillons articulés, - un pignon denté, inférieur installé au centre de la chambre de manière fixe par rapport à la sole d'appui, ledit pignon denté recevant en engrènement la rangée inférieure de la chaîne à maillons articulés, - un pignon denté supérieur monté à distance et au-dessus du pignon denté inférieur, de manière librement rotative sur l'axe d'entraînement, ledit pignon denté supérieur recevant en engrènement la rangée supérieure de la chaîne à maillons articulés, - les deux pignons inférieur et supérieur sont coaxiaux et identiques, - un arbre central tubulaire, vertical, rigidement fixé par sa partie inférieure en rotation et translation au pignon denté supérieur, ledit arbre étant engagé dans un alésage traversant axial de la poupée et étant pourvu d'un alésage interne traversant recevant en rotation l'axe d'entraînement du générateur d'onde, ledit arbre central tubulaire recevant en fixation, en extrémité supérieure, au-dessus de la poupée, le bras de dégagement, Une telle disposition permet d'amener en partie supérieure au-dessus de la poupée, un repère fixe auquel peut être associé le bras fixe de dégagement de cordage, du mécanisme d'auto-enroulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les rangées inférieure et supérieure de la chaîne à maillon articulé sont en relation d'engrènement avec leur pignon respectif selon deux zones diamétralement opposées correspondant au petit axe du générateur d'onde et ladite chaîne étant en relation d'engrènement avec la couronne à denture interne, selon deux zones diamétralement opposées correspondant au grand axe du générateur d'onde, le nombre de maillons de chaque rangée de maillons étant inférieur au nombre de dents de la couronne à denture interne et supérieur au nombre de dents de chaque pignon inférieur et supérieur du moyen fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, le générateur d'onde est constitué par une bielle de commande fixée à l'axe d'entraînement et s'étendant de manière diamétrale par rapport à ce dernier et par des galets de maintien montés en extrémité de la bielle de commande, recevant la chaîne à maillons et assurant le maintien en engrènement de ladite chaîne avec la denture de la couronne et avec la denture des pignons inférieur et supérieur du moyen fixe. Bref exposé des figures et des dessins. D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un cabestan selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective, sans la poupée, d'un cabestan selon une première forme de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue de dessus du cabestan selon la première forme de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne V-V de la figure 3, - la figure 6 est une vue en coupe transversale selon la ligne VI-VI de la figure 3, - la figure 7 est une vue en plan du générateur d'onde du cabestan selon la première forme de réalisation. Meilleure manière de réaliser l'invention. On observe sur les figures 1 à 7 un cabestan selon l'invention. Ce cabestan comprend un ensemble fixe 1 prévu pour être fixé sur le pont d'un navire, une poupée 2 d'enroulement et de traction d'un cordage, à sens unique de rotation, guidée en rotation autour d'un axe géométrique vertical AA' de l'ensemble fixe 1 et une transmission de mouvement 4, en relation d'entraînement d'une part avec la poupée d'enroulement 2 et d'autre part avec un axe central d'entraînement 3, vertical prévu pour recevoir de manière amovible une manivelle d'actionnement, non représentée, l'axe géométrique de l'axe d'entraînement 3 étant confondu avec l'axe AA'. Par actionnement de la manivelle, la poupée 2 se trouve actionnée en rotation dans le sens d'enroulement du cordage. L'axe central d'entraînement 3 est doté en extrémité supérieure, d'un embout d'accouplement 30 prévu pour recevoir un embout de forme complémentaire formé en extrémité de la manivelle d'entraînement. L'embout d'accouplement 30 que comporte l'axe d'entraînement 3 est formé en creux dans ce dernier. Ce cabestan est doté de plus d'un mécanisme d'auto enroulement 5 connu sous le terme de « self tailing ». Typiquement, ce mécanisme d'auto enroulement est formé d'une poulie 50 accouplée à la poupée 2 et fixée à la partie supérieure de cette dernière, de manière coaxiale, et d'un bras de dégagement 51 lié à l'ensemble fixe par des moyens de liaison mécaniques assurant le maintien dudit bras selon une position fixe par rapport à l'ensemble fixe 1. Ce bras de dégagement 51 s'étend au-dessus de la poulie 50, et présente un bec 510 assujetti à pénétrer dans la gorge de la poulie 50 pour en dégager le cordage. De manière connue, les flancs de la poulie ne sont pas fixés l'un à l'autre et sont montés de manière à pouvoir être écartés ou rapprochés l'un de l'autre par déplacement relatif en translation selon l'axe géométrique AA'. Ces flancs sont appliqués l'un contre l'autre par des organes élastiques et forment deux mâchoires de pincement du cordage. Le cordage se trouve ainsi fermement maintenu par adhérence dans la gorge que délimitent les deux flancs. Alternativement, les deux flancs de la poulie sont fixes en translation l'un par rapport à l'autre et comportent, en saillie dans la gorge de la poulie, des crans de préhension du cordage. L'ensemble fixe 1 comprend une sole 10 d'appui et de fixation au pont d'un navire et forme en partie inférieure une chambre cylindrique 13, admettant l'axe géométrique AA' en tant qu'axe de symétrie. Le fond de cette chambre cylindrique est formé par la sole 10. Cette chambre 13 forme un alésage cylindrique borgne recevant un palier de guidage en rotation de la poupée 2. Ce palier de guidage, par exemple du type douille à aiguille, reçoit une portée de guidage cylindrique formée en partie inférieure de la poupée 2. La transmission de mouvement 4 forme un ensemble réducteur permettant la multiplication du couple appliqué par la manivelle sur l'axe d'entraînement 3. Ce couple ainsi multiplié se trouve appliqué sur la poupée 2. Conformément à l'invention, la transmission de mouvement 4 est du type harmonique et comprend un générateur d'onde 40 rotatif, entraîné par l'axe 30 d'entraînement 3, un élément déformable 41 en contact avec le générateur d'onde 40 afin d'être déformé par ce dernier et une couronne 42 à denture interne en relation d'engrènement avec l'élément déformable 41, ladite couronne 42 étant accouplée à la poupée 2. Cette couronne 42, lorsqu'elle est entraînée en rotation par l'élément déformable, tourne autour de l'axe AA' et entraîne la poupée 2 en rotation autour de cet axe. Préférentiellement, la couronne 42 est montée dans le volume cylindrique inférieur que détermine la poupée et est fixée à cette dernière par tous moyens connus. Le générateur d'onde 40 possède un grand axe et un petit axe, l'élément déformable 41 étant en prise avec la denture de la couronne 42 par deux régions diamétralement opposées selon le grand axe dudit générateur d'onde 40. Selon la forme préférée de réalisation, l'élément déformable 41 est constitué par une chaîne à maillons articulés, du type Galle, s'étendant horizontalement, comportant plusieurs rangées de maillons, superposées, de préférence trois rangées désignées respectivement ci-après par rangée inférieure, rangée intermédiaire et rangée supérieure. Selon la forme préférée de réalisation, les moyens de liaison mécaniques entre l'ensemble fixe 1 et le bras 51 sont constitués par : - la chaine 41 à maillons articulés, - un pignon denté inférieur 11 a fixé à l'ensemble fixe 1, recevant en engrènement la rangée inférieure de la chaîne 41 à maillons articulés, - un second pignon denté supérieur 11 b monté à distance et au-dessus du pignon denté inférieur, de manière librement rotative sur l'axe d'entraînement 3, ledit pignon denté supérieur 11 b recevant en engrènement la rangée supérieure de la chaîne 41 à maillons articulés et étant pourvu d'un alésage axial traversant de passage de l'arbre 3 et, - un arbre central tubulaire 12, vertical, rigidement fixé par sa partie inférieure, en rotation et translation, au pignon denté supérieur 11b, ledit arbre 12 étant engagé dans un alésage traversant de la poupée 2 et étant pourvu d'un alésage interne axial, traversant recevant en rotation l'axe d'entraînement 3 du générateur d'onde, ledit arbre central tubulaire 12 recevant en fixation, en extrémité supérieure, au-dessus de la poupée, le bras de dégagement 51, ce bras étant fixé en rotation et translation au dit arbre 12. Selon la forme préférée de réalisation le pignon supérieur 11 b et l'arbre central tubulaire 12forment une seule et même pièce. Les pignons dentés 11 a et 11 b sont identiques et coaxiaux. Toujours selon la forme préférée de réalisation, le premier pignon 11 a est installé au centre de la chambre 13 de manière fixe par rapport à la sole d'appui 10. De préférence, ce premier pignon 11 a est fixé en translation et rotation à la sole d'appui 10. Avantageusement ce pignon inférieur 11 a comporte un alésage central vertical, traversant dans lequel est installé un palier de guidage en rotation recevant la partie inférieure de l'axe d'entraînement 3. L'alésage que comporte le second pignon 11 b est équipé d'un palier de guidage en rotation, par lequel il est monté de manière librement rotative sur l'axe d'entraînement 3. L'arbre 12 est doté de paliers externes 120, par exemple sous forme de bague à bille, prenant appui contre la face cylindrique de l'alésage traversant axial formé dans la poupée 2. Cet arbre 12 est positionné de manière centrée par rapport à l'axe géométrique AA'. Le générateur d'onde 40 est fixé à l'axe d'entraînement 3 entre les deux pignons 11a et 11 b. Comme on peut le voir, la chaîne 41 est en relation d'engrènement avec les pignons inférieur 11 a et supérieur 11 b selon deux zones diamétralement opposées correspondant au petit axe du générateur d'onde 40 et en relation d'engrènement avec la couronne 42 à denture interne, selon deux zones diamétralement opposées correspondant au grand axe du générateur d'onde 40. Dans cet exemple de réalisation, le nombre de maillons de chaque rangée est inférieur au nombre de dents de la couronne 42 et supérieur au nombre de dents de chaque pignon inférieur 11 a et supérieur 11 b du moyen fixe 11. Le pignon inférieur 11 a et la chaîne 41 réalisent une première réduction. Une seconde réduction est réalisée par la chaîne 41 et la denture interne de la 25 couronne 42. Le pignon supérieur 11b, grâce à la chaîne 41, est maintenu fixe par rapport au pignon inférieur 11 a et peut alors transmettre un repère fixe au bras de dégagement 51 par l'intermédiaire de l'arbre 12. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, telle que 30 représentée en figures 6 et 7, le générateur d'onde 40 est constitué par une biellette de commande 400, fixée à l'axe d'entraînement 3 et s'étendant de manière diamétrale par rapport à ce dernier et par des galets de maintien 401 monté en rotation en extrémité de la bielle de commande 400. La biellette de 302 063 1 9 commande 400 présente deux bordures longitudinales rectilignes, parallèles. Les galets 401 reçoivent la chaîne 41 à maillons articulés et assurent le maintien en engrènement de ladite chaîne avec la denture de la couronne 42, en prenant appui contre cette chaîne et plus particulièrement contre la rangée intermédiaire 5 de maillons. Additionnellement, au générateur d'onde 40 est associé un moyen de mise en tension de la chaîne 41. Ce moyen de mise en tension est formé par deux tendeurs opposés disposés de manière symétrique de part et d'autre de la biellette de commande 400, chaque tendeur étant interposé entre la biellette 400 10 de commande et la chaîne 41. Chaque tendeur est formé de deux patins de glissement 415 montés en coulissement le long de la bordure longitudinale correspondante de la biellette 400 et par au moins un organe élastique 416 interposé entre les deux patins 415 et sollicitant ces derniers en éloignement l'un de l'autre. Avantageusement, chaque patin de glissement 415 est doté d'une 15 rainure de guidage, par laquelle il est engagé en coulissement sur la bordure correspondante de la biellette 400. Dans la forme précédemment décrite, la rotation de la manivelle dans le sens horaire par exemple, entraîne le déplacement du générateur d'onde 40 dans le sens horaire, celui de la chaîne 41 dans le sens horaire et par voie de 20 conséquence, le déplacement de la couronne à denture interne 42 dans le sens horaire et le déplacement de la poupée 2 dans le même sens. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet tel que défini par les revendications ci-après.25 REVENDICATIONS1/ Cabestan comprenant : - un ensemble fixe (1) prévu pour être fixé sur le pont d'un navire, - une poupée (2) d'enroulement et de traction d'un cordage, à sens unique de rotation, guidée en rotation autour d'un axe géométrique vertical (AA') de l'ensemble fixe (1), une transmission de mouvement (4), en relation d'entraînement d'une part avec la poupée d'enroulement (2) et d'autre part avec un axe central d'entraînement (3), vertical, prévu pour recevoir de manière amovible une manivelle d'actionnement en rotation de la poupée (2), - un mécanisme d'auto-enroulement (5) comportant une poulie (50) accouplée à la poupée (2), et prévue pour recevoir le brin mou du cordage et, - un bras de dégagement (51) fixe par rapport l'ensemble fixe (1), et lié à l'ensemble fixe par des moyens de liaison mécaniques, ledit bras présentant un bec (510) de dégagement assujetti à pénétrer dans la gorge de la poulie (50) pour en dégager le brin mou du cordage, caractérisé en ce que : - l'ensemble fixe (1) comprend une sole (10) d'appui et de fixation au pont d'un navire, et forme une chambre cylindrique (13) en partie inférieure, dotée d'un alésage cylindrique recevant un palier de guidage en rotation de la poupée, - la transmission de mouvement est du type harmonique et comprend : - un générateur d'onde (40) rotatif, entraîné par l'axe d'entraînement (3), ledit générateur d'onde possédant un grand axe et un petit axe, - un élément déformable (41) en prise avec le générateur d'onde (40) afin d'être déformé par ce dernier, ledit élément déformable (41) étant constitué par une chaîne à maillons articulés, du type Galle, comportant plusieurs rangées de maillons, superposées, dont une occupe une position inférieure et une autre une position supérieure, - une couronne (42) à denture interne en relation d'engrènement avec l'élément déformable (41) et accouplée à la poupée (2), - les moyens de liaison mécaniques entre l'ensemble fixe (1) et le bras de dégagement (51) comprennent : - la chaîne (41) à maillons articulés,- un pignon denté, inférieur (11a) installé au centre de la chambre (13) de manière fixe par rapport à la sole d'appui (10), ledit pignon denté recevant en engrènement la rangée inférieure de la chaîne (41) à maillons articulés, - un pignon denté supérieur (11b) monté à distance et au-dessus du pignon denté inférieur, de manière librement rotative sur l'axe d'entraînement (3), ledit pignon denté supérieur recevant en engrènement la rangée supérieure de la chaîne (41) à maillons articulés et étant pourvu d'un alésage axial traversant de passage de l'arbre (3) et, - les deux pignons inférieur (11a) et supérieur (11b) sont coaxiaux et identiques, - un arbre central tubulaire (12), vertical, rigidement fixé par sa partie inférieure en rotation et translation au pignon denté supérieur (11b), ledit arbre étant engagé dans un alésage traversant de la poupée (2) et étant pourvu d'un alésage interne traversant recevant en rotation l'axe d'entraînement (3) du générateur d'onde, ledit arbre central tubulaire (12) recevant en fixation, en extrémité supérieure, au-dessus de la poupée, le bras de dégagement (51). 2/ Cabestan selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rangées inférieure et supérieure de la chaîne (41) à maillon articulé sont en relation d'engrènement avec leur pignon (11a, 11b) respectif selon deux zones diamétralement opposées correspondant au petit axe du générateur d'onde et ladite chaîne (41) étant en relation d'engrènement avec la couronne (42) à denture interne, selon deux zones diamétralement opposées correspondant au grand axe du générateur d'onde, le nombre de maillons de chaque rangée de maillons étant inférieur au nombre de dents de la couronne (42) à denture interne et supérieur au nombre de dents de chaque pignon inférieur (11a) et supérieur (11 b) du moyen fixe (11). 3/ Cabestan selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le premier pignon (11a) est doté d'un alésage central dans lequel est installé un palier recevant la partie inférieure de l'axe d'entraînement (3). 4/ Cabestan selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur d'onde (41) est constitué par une bielle decommande (400) fixée à l'axe d'entraînement (3) et s'étendant de manière diamétrale par rapport à ce dernier et par des galets de maintien monté en extrémité de la bielle de commande (400), recevant la chaîne (41) à maillons et assurant le maintien en engrènement de ladite chaîne avec la denture interne de la couronne (42) et supérieur au nombre de dents de chaque pignon inférieur (11a) et supérieur (11b) du moyen fixe (11) 5/ Cabestan selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au générateur d'onde est associé un moyen de mise en tension de la chaîne (41). 6/ Cabestan selon la revendication précédente caractérisé en ce que le moyen de mise en tension est formé par deux tendeurs opposés disposés de manière symétrique de part et d'autre de la biellette de commande (400), que chaque tendeur est interposé entre la biellette (400) de commande et la chaîne (41) et que chaque tendeur est formé de deux patins de glissement (415) montés en coulissement le long de la bordure longitudinale correspondante de la biellette (400) et par au moins un organe élastique (416) interposé entre les deux patins (415) et sollicitant ces derniers en éloignement l'un de l'autre.