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Mécanisme de treuil à commande par engrenages planétaires.
La présente invention se rapporte à un mécanisme de treuil à commande par engrenages planétaires. Le plus souvent, les commandes par engrenages planétaires comportent trois éléments : un élément moteur, par exemple le pignon d'attaque, un élément commandé,.par exemple la couronne dentée extérieure et, en outre, un élément'de support des satellites, avec les satelli- tes eux-mêmes. On peut exécuter des commandes par engrenages planétaires comportant un nombre d'éléments supérieur à trois, un des éléments s'y trouvant en double ; onpeut par exemple employer deux pignons d'attaque ou deux roues dentées exté: rieures.
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Suivant l'invention, on emploie une telle commande par en- grenages planétaires, dont le nombre d'éléments est supérieur à trois, pour réaliser un changement de vitesses des tambours de treuil sans passer par une position de chute libre. A cet effet, deux éléments, qui appartiennent à une commande par en- grenages planétaires comportant au moins quatre éléments et qui, lorsqu'ils ne se déplacent pas, provoquent des rotations de même sens du tambour de frein, sont rendus capables d'hêtre freinés d'une manière alternée obligatoire, par exemple au moyen d'un contrôleur à plots. On évite ainsi le desserrage simultané des deux freins. La commutation d'un frein à l'autre permet un changement de vitesses sans passage par une position de .chute libre et sans chocs.
L'emploi de cette commande par engrenages planétaires pour les treuils à benne preneuse à un seul moteur entraine encore des avantages particuliers à l'en- videment du mou des câbles de suspension pendant que la benne prend la matière et après qu'elle l'a prise, ainsi que pendant le levage et la descente de la benne. La commande par engre- nages plenétaires sert alors aussi bien de transmission com- pensatrice que d'accouplement rigide entre les deux tambours.
Le dessin annexé montre sur les figures I à 6, deux ,iodes d'exécution de l'inv ention. Sur ce dessin, les figures I à 3 représentent un mécanisme de treuil pour benne preneuse à deux câbles à commande par un seul moteur, tandis que les figures 4 à 6 représentent un mécanisme de treuil à un seul tambour et à commande par courant triphasé.
La commande par engrenages planétaires de mécanisme de- treuil suivant les figures I à 3 consiste en un carter a avec couronne dentée b présentant une denture intérieure et une den- ture extérieure. Le support de satellites c porte un engrenage à plusieurs vitesses ou gradins dont l'un, désigné par d, engrène avec la denture intérieure de la couronne b tandis que l'autre gradin, désigné par e n'engrène pas avec la couronne
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dentée. Dans le support des satellites c pénètrent deux arbres f et g. L'arbre f est commandé par un moteur h et sur cet ar- bre est calé le pignon d'attaque i, qui engrène avec le gradin e de l'engrenage à plusieurs gradins. L'arbre ?, entoure l'ar- bref et sur cet arbre est calé le pignon d'attaque k qui en- grène avec le gradin d de l'engrenage à plusieurs gradins.
En- tre l'arbre f et le moteur h est monté un accouplement 1.Sur l'arbre creux ± se trouve uh frein m. Un autre frein n est relié au support de satellites c.
Le mécanisme de treuil pour les câbles de la benne preneu- se comprend un tambour ± pour le câble de suspension, tambour qui est commandé par l'intermédiaire d'un engrenage p à partir de la denture extérieure de la couronne dentée b du carter a.
Sur l'arbre de la transmission par engrenage se trouve un frein q. Le tambour r du câble pour la fermeture de la benne est commandé, par l'intermédiaire d'une tr ansmission par en- grenage s, à partir d'un pignon t calé sur l'arbre creux ±.
Le mode de fonctionnement de ce mécanisme de treuil pour- bennes preneuses et en particulier aussi, le mode de fonction- nement de la nouvelle commande par engrenages planétaires res- sortent de ce qui suit:
Le moteur h commande, par l'intermédiaire de l'accouple- ment 1, l'arbre f. Les roues dentées i,e,d et b et la trans- mission par engrenage p agiss.ent sur le tambour o du câble de suspension et, en même temps, par l'intermédiaire de l'arbre f et des roues dentées i,e,d et k, l'arbre creux g,, le pignon t et la transmission s sur le tambour r du câble pour la ferme- ture de la benne.
Pour lever et abaisser la benne preneuse, on immobilise, en serrant le frein n. le support de satellites c, grâce à quoi les deux tambours à câbles sont reliés et rendus complètement solidaires. Cet accouplement complètement soli- daire des deux tambours à câbles peut avoir lieu dans toute position de la benne preneuse. Le levage et la descente de la benne preneuse peut, le frein n étant serré, avoir lieu dans
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toute position de la benne preneuse depuis la position de fer- meture jusqu'à la position d'ouverture de cette benne.
Lorsque la benne abaissée, sur la matière en vrac, et ou- verte doit se fermer, les trois freins m, n et q restent des- serrés. L'arbre f commande alors, en m@eme temps que le tam- bour à câble r, le tambour à câble o par l'intermédiaire du pignon ;l'attaque 1 et des gradins ou degrés e,d. Du fait que le frein n est desserré, le train d'engrenages soumis à l'ef- fort agit comme transmission compensatrice dont le rapport de multiplication est choisi par exemple à 1:.10. En particulier,
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on cholnit- Le rupport clou d1/l!n,L:rufJ fiu la <;1>.cooil'éi,>n<;<; ji>"1,nl- tive des deux gradins e et d de manière que le couple du tam- bour des câbles de suspension soit tel que ces câbles soient tout juste encore tendus lors du mouvement de fermeture de la benne preneuse.
Pendant que celle-ci s'enfonce dans la matière qu'elle doit saisir, la tête de la benne exerce une traction sur les câbles de suspension ; ces conditions, la plus petite traction exercée sur ces câbles, fait tourner le tambour des câbles de suspension à l'encontre du couple, dans le sens de la descente, et la longueur de câble de suspension nécessaire pour la pénétration de la benne est libérée sur le tambour.
Peu avant la fin de la course de fermeture, on serre le frein n au moyen d'un interrupteur combiné au treuil et le support de satellite c est amené au repos. A ce moment, les câbles de suspension ne subissent pas seulement, comme on l'a admis, 1/40 de la traction pour la fermeture :nais, par un réglage ap- proprié, environ la moitié de la traction exercée sur le câble de fermeture.
Par cette disposition, la benne preneuse passe, sans mise en circuit ou hors circuit intermé-diaire, du mouvement de fer- meture au mouvement de levage.
Il n'est pas nécessaire de mettre hors circuit et en cir-
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cuit l'induit du moteur entre la fermeture et le levage, ce qui rend plus légère la tâche de l'opérateur de la grue et libère de l'énergie pour le travail d'accélération.
Pour le passage du mouvement de descente de la benne pre- neuse pleine au mouvement d'ouverture, il suffit de serrer le frein du tambour des câbles de suspension, après quoi la ben- ne preneuse s'ouvre sans mise en circuit du moteur.
Lorsqu'on serre le frein correspondant au tambour de câ- bles de suspension o, l'ouverture et la fermeture de la benne preneuse sont possibles sans autre manoeuvre pendant que celle-ci est en l'air. Lors du levage et de la descente de la benne preneuse ouverte, les freins g et m doivent être des- serrés, tandis que le frein n est serré. La benne preneuse reste alors ouverte pendant le mouvement de levage ou de des- cente, parce que les câbles de suspension et de fermeture sont reliés desmodromiquement par le train d'engrenage et ne peuvent pas exécuter de mouvement relatif réciproque.
La commande du moteur a lieu de préférence au moyen d'une coulisse (cylindre de commande combiné avec un cylindre de sé- lection). La figure 3 montre sous forme d'un schéma de con- nexions les différentes opérations de commande possibles du moteur. Le levier de commande à bouton-poussoir guidé par la coulisse, commande, simultanément avec le cylindre de commande du moteur, le cylindre de commande ou le cylindre de sélection des électro-aimants des freins.
On obtient ainsi successive- ment, en faisant glisser et en inclinant le levier de commande à bouton-poussoir dans la coulisse, les séries suivantes d'o- pération: I ) Le levage de la benne ouverte ; descente de la benne ouverte ; 2 ) La fermeture et le levage ; la descente et l'ouverture de la benne; 3 ) La fermeture en l'air; 1'ouverture en l'air.
Pour le surplus, on se réfèrera aux légendes de la figu-
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re 3 qui s'y rapportent.
Comme le montre la figure 3, l'emploi de la nouvelle commen. de à engrenage planétaire, simplifie la manoeuvre de l'ense.n- ble du treuil à de nombreux points de vue et rend ainsi son fonctionnement particulièrement sûr.
Les figures 4 à 6 montrent une autre forme d'exécution de la commande par engrenage planétaire. Le carter a possède une couronne b à denture intérieure avec laquelle vient en prise, dans ce cas, la roue e de la paire de roues de changement de vitesse e,d. La roue e engrène avec la roue dentée i de l'arbre commandé f, tandis que l'autre roue d engrène avec la roue dentée k de l'arbre creux g. Sur ce dernier est calé un frein m; un accouplement 1 permet l'embrayage et le débrayage du mo- teur h. Le tourillon du support de satellites ± est prolongé par un bout d'axe; il porte un frein n ainsi qu'un accouplement u venant en prise avec une roue dentée v portée par le carter a et peut relier le frein rigidement avec le support de satel- lite c. La roue dentée v commande le treuil o.
A l'aide de ce mécanisme de treuil destiné à fonctionner au courant triphasé, on peut réaliser, par la mise en action correspondante des freins m et n ou de l'accouplement u,v, des mouvements de levage ou descente, rapides ou lents à volonté, sans qu'il soit nécessaire de modifier le nombre de tours du moteur.
Lorsqu'on serre le frein m, la roue dentée k reste en pla- ce et la roue dentée d commandée par l'intermédiaire de l'ar- bre f et des roues dentées i et e tourne sur la roue dentée k, la roue dentée e faisant tourner en même temps la couronne dentée b du carter a et, par l'intermédiaire de la roue dentée v, le tambour o. Lorsqu'on serre le frein n (le frein m étant desserré et l'accouplement u,v désolidarisé), le support de satellites ± est au repos et, avec lui, l'arbre de la roue à gradins e,d. La denture interne b du carter a se meut alors @
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à la même vitesse périphérique que celle des dents de la roue dentée i; la roue dentée k et l'arbre creux g tournent fous dans ce cas.
L'accouplement u,v fournit encore la possibilité d'une troisième commande du tambour o. Lorsqu'on accouple rigidement le carter a et le support de satellite ± (les freins m et n étant desserrés), le train d'engrenage lui-même'reste immobile à l'intérieur du carter a et la roue dentée v est commandée directement par le moteur, au moyen de l'arbre f, à la . même vitesse angulaire et dans le même sens de rotation que le moteur
Par le choix des rapports de transmission du train d'en- grenage, on peut régler, pour n'importe quel mécanisme de treuil, les conditions les mieux appropriées de rapport de transmission et de vitesse.
La figure 6 montre schématiquement la simplicité de la commande d'un tel treuil. Au moyen d'un seul levier de commande guidé par une coulisse, on peut réaliser d'une façon sûre les mouvements et les vitesses qu'indique cette figure. C'est ainsi qu'on réalise successivement par le glissement et l'inclinaison du levier de commande dans la coulisse, les mouvements et vi- tesses suivants à partir de positions de démarrage différentes :
I) Levage à pleine charge et faible rapport de trahsmission
Descente à pleine charge à fort rapport de transmission -et grande résistance de frottement.
2) Levage de faibles charges et à crochet vide, à la vi- tesse maxima et transmission débrayée.
Descanbe à faible charge, à grand rapport de transmis- sion et grande résistance de frottement.
3) Descente à crochet vide, à vitesse maxima et à trans- mission débrayée.
Pour le surplus, on se reportera aux légendes de la fi- gure 6.
Dans l'esprit des exemples précités, on peut imaginer
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encore des forces d'exécution de la nouvelle commande par en- grenages planétaires capables d'un plus grand nombre de combi- naisons de commandes. C'est ainsi que dans les engrenages pla- nétaires représentés par les figures I et 4 on peut prévoir encore un troisième ou un troisième et un quatrième pignons d'attaque qui possèdent chacun un arbre spécial et qui, dans ce cas, viennent en prise tous les trois ou tous les quatre avec un support de satellites à trois ou quatre gradins eu vitesses. Les divers arbres portant les pignons d'attaque peu- vent être prolongés hors du carter par des cotés différents et être pourvus d'une commande individuelle ou de freins particu- liers.
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Planetary gear driven winch mechanism.
The present invention relates to a winch mechanism controlled by planetary gears. Most often, planetary gear drives have three elements: a driving element, for example the drive pinion, a controlled element, for example the outer ring gear and, in addition, a support element for the planet gears, with the satellites themselves. It is possible to execute commands by planetary gears comprising a number of elements greater than three, one of the elements being there in duplicate; onepeut for example employ two pinions of attack or two external toothed wheels: laughing.
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According to the invention, such a control by planetary gears, the number of elements of which is greater than three, is used to effect a change of speed of the winch drums without passing through a free fall position. To this end, two elements, which belong to a planetary gear drive comprising at least four elements and which, when they are not moving, cause the brake drum to rotate in the same direction, are made capable of being braked in an obligatory alternating manner, for example by means of a pad controller. This prevents simultaneous release of the two brakes. Switching from one brake to another allows a gear change without going through a free fall position and without shocks.
The use of this planetary gear drive for single motor clamshell winches still results in special advantages in removing slack from the suspension cables while the bucket is picking up material and after it has finished. has taken, as well as during lifting and lowering of the body. The drive by plenary gears then serves both as a compensating transmission and as a rigid coupling between the two drums.
The accompanying drawing shows in Figures I to 6, two, iodes of execution of the inv ention. In this drawing, Figures I to 3 show a winch mechanism for a two-cable clamshell operated by a single motor, while Figures 4 to 6 show a winch mechanism with a single drum and three-phase current control.
The planetary gear drive of the winch mechanism according to Figures I to 3 consists of a casing a with ring gear b having internal teeth and external teeth. The planet carrier c carries a gear at several speeds or steps, one of which, designated by d, meshes with the internal teeth of the crown wheel b while the other step, designated by e does not mesh with the crown wheel
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toothed. In the support of the satellites c penetrate two shafts f and g. The shaft f is controlled by a motor h and on this shaft is wedged the drive pinion i, which meshes with the step e of the multi-step gear. The shaft?, Surrounds the ar- brief and on this shaft is wedged the drive pinion k which meshes with the step d of the multi-step gear.
Between the shaft f and the motor h is mounted a coupling 1.On the hollow shaft ± there is a brake m. Another brake n is connected to the satellite support c.
The winch mechanism for the cables of the gripping body comprises a drum ± for the suspension cable, which drum is controlled by means of a gear p from the outer teeth of the ring gear b of the housing a .
On the gear transmission shaft there is a brake q. The drum r of the cable for closing the skip is controlled, by means of a gear transmission s, from a pinion t wedged on the hollow shaft ±.
The mode of operation of this clamshell winch mechanism and in particular also the mode of operation of the new planetary gear drive emerges from the following:
The motor h controls, via the coupling 1, the shaft f. The toothed wheels i, e, d and b and the gear transmission p act on the drum o of the suspension cable and, at the same time, via the shaft f and the toothed wheels i, e, d and k, the hollow shaft g ,, the pinion t and the transmission s on the drum r of the cable for closing the bucket.
To raise and lower the clamshell, immobilize by applying brake n. the satellite support c, whereby the two cable drums are connected and made completely integral. This completely integral coupling of the two cable drums can take place in any position of the clamshell. The lifting and lowering of the clamshell can, with the brake n applied, take place in
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any position of the clamshell from the closed position to the open position of this clamshell.
When the bucket lowered, over the bulk material, and open must close, the three brakes m, n and q remain released. The shaft f then controls, together with the cable drum r, the cable drum o by means of the pinion, the attack 1 and the steps or degrees e, d. Since the brake n is released, the gear train under stress acts as a compensating transmission, the gear ratio of which is chosen, for example, at 1: .10. In particular,
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on cholnit- Le rupport nail d1 / l! n, L: rufJ fiu la <; 1> .cooil'éi,> n <; <; ji> "1, activates the two steps e and d so that the torque of the drum of the suspension cables is such that these cables are just still stretched during the closing movement of the clamshell.
While the latter is sinking into the material it must grab, the head of the bucket exerts traction on the suspension cables; Under these conditions, the smallest pull exerted on these cables causes the drum of the suspension cables to rotate against the torque, in the direction of descent, and the length of suspension cable necessary for the penetration of the bucket is released. on the drum.
Shortly before the end of the closing stroke, the brake n is applied by means of a switch combined with the winch and the satellite support c is brought to rest. At this moment, the suspension cables do not undergo only, as has been admitted, 1/40 of the tension for closing: but, by a suitable adjustment, approximately half of the tension exerted on the cable of closing.
By this arrangement, the clamshell goes, without switching on or off the intermediate circuit, from the closing movement to the lifting movement.
It is not necessary to switch off and on
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bakes the motor armature between closing and lifting, making the crane operator's task lighter and freeing up energy for acceleration work.
To change from the lowering movement of the full clamshell to the opening movement, it suffices to apply the brake of the suspension cable drum, after which the clamshell opens without switching on the motor.
When the brake corresponding to the suspension cable drum o is applied, it is possible to open and close the clamshell without further maneuver while it is in the air. When lifting and lowering the open clamshell, the g and m brakes must be released, while the n brake is applied. The clamshell then remains open during the lifting or lowering movement, because the suspension and closing cables are desmodromically connected by the gear train and cannot perform relative reciprocal movement.
The engine is preferably controlled by means of a slide (control cylinder combined with a selector cylinder). FIG. 3 shows in the form of a connection diagram the different possible control operations of the motor. The slide-guided push-button control lever controls, simultaneously with the engine control cylinder, the control cylinder or the selection cylinder of the brake electromagnets.
By sliding and tilting the push-button control lever in the slide, the following series of operations are thus obtained successively: I) Lifting of the open bucket; lowering of the open bucket; 2) Closing and lifting; lowering and opening the bucket; 3) Closing in the air; The opening in the air.
For the rest, we will refer to the legends of the fig-
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re 3 related to it.
As shown in figure 3, the use of the new begin. of planetary gear, simplifies the operation of the winch assembly from many points of view and thus makes its operation particularly safe.
Figures 4 to 6 show another embodiment of the planetary gear drive. The housing a has a ring b with internal teeth with which engages, in this case, the wheel e of the pair of gear change wheels e, d. The wheel e meshes with the toothed wheel i of the driven shaft f, while the other wheel d meshes with the toothed wheel k of the hollow shaft g. On the latter is a brake m; a coupling 1 makes it possible to engage and disengage the engine h. The journal of the satellite support ± is extended by an end of the axle; it carries a brake n as well as a coupling u engaging with a toothed wheel v carried by the housing a and can connect the brake rigidly with the satellite support c. The toothed wheel v controls the winch o.
With the help of this winch mechanism intended to operate on three-phase current, it is possible to achieve, by the corresponding actuation of the m and n brakes or of the u, v coupling, lifting or lowering movements, fast or slow at will, without having to change the number of engine revolutions.
When the brake m is applied, the toothed wheel k remains in place and the toothed wheel d controlled by means of the shaft f and the toothed wheels i and e rotates on the toothed wheel k, the wheel toothed e rotating at the same time the toothed ring b of the housing a and, by means of the toothed wheel v, the drum o. When the brake n is applied (the brake m being released and the coupling u, v disconnected), the planet carrier ± is at rest and, with it, the stepped wheel shaft e, d. The internal teeth b of the housing a then move @
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at the same peripheral speed as that of the teeth of toothed wheel i; the toothed wheel k and the hollow shaft g turn idle in this case.
The coupling u, v also provides the possibility of a third control of the drum o. When the housing a and the satellite support ± are rigidly coupled (the brakes m and n being released), the gear train itself 'remains stationary inside the housing a and the toothed wheel v is directly controlled. by the motor, by means of the shaft f, to the. same angular speed and in the same direction of rotation as the motor
By choosing the transmission ratios of the gear train, the most suitable transmission ratio and speed conditions can be set for any winch mechanism.
FIG. 6 schematically shows the simplicity of the control of such a winch. By means of a single control lever guided by a slide, the movements and speeds indicated in this figure can be performed in a safe manner. Thus, by sliding and tilting the control lever in the slide, the following movements and speeds are carried out successively from different starting positions:
I) Lifting at full load and low betrayal ratio
Full load descent with high transmission ratio and high frictional resistance.
2) Lifting light loads with an empty hook, at maximum speed and disengaged transmission.
Low load descanbe, large transmission ratio and high friction resistance.
3) Descent with empty hook, at maximum speed and disengaged transmission.
For the rest, refer to the legends in Figure 6.
In the spirit of the aforementioned examples, one can imagine
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more forces to execute the new command by planetary gears capable of a greater number of combinations of commands. Thus, in the planetary gears shown in Figures I and 4, it is also possible to provide a third or a third and a fourth input pinions which each have a special shaft and which, in this case, come into engagement. all three or all four with a support of satellites to three or four steps at speeds. The various shafts carrying the drive gears can be extended out of the housing by different sides and be provided with an individual control or with specific brakes.