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La présente invention se rapporte à un appareil destiné à la commande des gouvernails de navires. Si, dans le cas de navires de faibles dimensions, la manoeuvre à la main du gou- vernail n'offre aucune difficulté, et si, d'autre part, dans les navires les plus importants, il est fait usage d'un ap- pareil sûr, permettant la manoeuvre du gouvernail, il existe une lacune entre ces deux catégories d'appareils, cette lacune étant due au fait que l'appareil employé sur les gros paque- bots est relativement coûteux et compliqué, de sorte que le prix de son installation sur des navires que l'on pourrait appeler navires de dimensions moyennes, ne saurait être justifié, tandis que, d'autre part, la manoeuvre du gouvernail à la main dont on fait emploi généralement à l'heure aotuelle sur des navires de cette catégorie, exige de l'homme de barre ou du timonier,
un effort physique considérable, ou bien des taux de démulti- plication importants entre l'élément primaire actionné à la...
Il Appareil de commande destiné à un gouvernail de navire "
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...main et le gouvernail proprement dit, ce qui entrave la manoeuvrabilite du navire.
La présente invention a pour objet un mécanisme perfectionne actùonnant le gouvernail, qui convient pour combler cette lacune ; d'autres termes, un objet de la présente invention est de prévoir un mécanisme moteur pour la commande des gouvernails des navires d'un type relativement simple et peu coûteux, assurant cependant un degré de sécuri- té élevé, des dispositions étant prévues pour permettre, en cas de défaillance de la force motrice, de manoeuvrer le gouvernail à la main par le mouvement de l'organe de commande qui est identique à celui exercé normalement par la commande de l'organe moteur.
Suivant la présente invention, un dispositif à contacts asservis est disposé entre l'organe de commande du gouvernail pouvant être actionné directement à la main ou par des moyens de commande à distance, et l'organe de manoeuvre proprement dit du gouvernail, ce dispositif de contact étant agencé de manière à commander un moteur électrique qui en- grène avec le mécanisme moteur du gouvernail ou est relié à celui-ci d'une façon analogue de manière à l'actionner en accord avec le mouvement de l'organe de commande, une com- mande mécanique étant arrangée de façon à créer un by-pass autour du dispositif de contact asservi, tandis qu'un jeu suffisant est prévu dans le by-pass mécanique pour permettre le fonctionnement du mécanisme de contact asservi.
Le mécanis me de contact asservi est rendu suffisamment élastique pour permettre le rattrapage du jeu dans la commande mécanique sans exercer d'effort prohibitif sur le dispositif asservi de contact, et c'est à cet effet que l'on dispose un élément d'accouplement élastique en série avec le dispositif de con- tact asservi, de façon que la partie du mécanisme de commande comprenant le jeucontourne ouby-passe cet élément, ainsi....
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que ledit dispositif de contact. Cet accouplement élastique est, de préférence, d'un type qui reste rigide aussi long- temps que la torsion n'a pas atteint une valeur prédéterminée et qui se déforme lorsque cette valeur est dépassée.
L'organe de commande du gouvernail peut être aotion- né par des moyens de commande à distance, et, dans ce cas, l'appareil de oommande à distance comporte, de préférence, un mécanisme transmetteur du type décrit dans le brevet an- glais N 559. 043.
Afin que l'invention puisse être plus aisément com- prise, on décrira maintenant en détail, en se référant aux dessins annexés, un exemple non limitatif.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en élévation, avec coupe partielle suivant la ligne lx-lx de la figure 3, d'une par- tie d'un appareil conforme à l'invention ;
La figure 2 en montre une partie à plus grande échelle;
La figure 3 est une coupe prise en substance sui- vant la ligne 3x-3x de la figure 1;
La figure 4 est une vue schématique montrant l'a- genoement des organes de contact et du circuit électrique commandé par ceux-ci ;
La figure 5 est une vue partielle d'une variante, en substance en coupe, suivant la ligne 3x-3x, mais vue dans la direction opposée ;
En se référant à la figure 1, on voit qu'un volant de direction, d'un type quelconque ou analogue, est monté sur un arbre d'entrée 1, agencé d'une façon semblable à celle em- ployée pour des arbres de direction dans les colonnes ou mé- canismes de direction usuels. Il est entouré d'un manchon fixe 2, qui se termine par un bottier 3, ce dernier étant relié en 4 à un gouvernail mécanique approprié pouvant être d'un type...
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quelconque. L'arbre 5 de ce mécanisme constitue l'arbre de sortie du dispositif conforme à l'invention, et, comme repré- senté, porte à son extrémité une roue dentée 6.
Une roue 7 semblable est montée avec liberté de rotation sur un ooussi- net 8, appartenant à un élément 9, ayant la forme d'une croix ou d'un croisillon (voir aussi la figure 3) et fixé à l'extré- mité inférieure de l'arbre 1. Au voisinage immédiat de l'élé- ment 9, l'arbre d'entrée 1 est porté par un roulement à billes 10, placé dans le bottier 3, tandis que l'arbre 5 est logé au moyen de coussinets 11 en antifriction.
L'élément 9 porte deux goujons d'accouplement 12, qui traversent avec un certain jeu des trous 13 et 14 prévus tespectivement dans les pignons 7 et 6. Il est donc évident que ces goujons constituent une liaison rigide entre les ar- bres I et 5, dès que se trouve rattrapé un certain jeu déter- miné par le jeu des goujons 12 dans les orifices 14, ce qui a pour effet de permettre à tout moment d'assurer la commande mécanique et directe du gouvernail, lorsque le dispositif additionnel conforme à l'invention est hors service.
Le dispositif additionnel suivant la présente in- vention est constitué, d'une façon générale, par un servo- moteur 15 avec un frein comprenant trois enroulements 17, 18 et 19, des moyens moteurs et d'accouplement appropriés, placés entre l'arbre 20 du servo-moteur 15 et l'arbre de sortie 5, et des moyens différentiels appropriés assurant le contact permettant de faire emploi du jeu dans l'accouplement dû aux goujons 12, pour commander le servo-moteur et le frein. D'une façon plus détaillée, un arbre moteur 20 porte, fixé sur lui, un pignon 21 engrenant avec un pignon 22 fixé sur un arbre 23 coulissant.
Cet arbre porte, fixé sur lui ou venu de matière avec lui un pignon 24 et est maintenu normalement sous l'effet d'un ressort 25, dans une position telle que le pignon 24 engrène avec le pignon 26 fixé, à son tour, sur un axe 27;
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.... cet axe 27 porte, à son autre extrémité, un pignon 28, qui, grâce à un pignon intermédiaire 29, est accouplé avec le pignon 6, placé sur l'arbre de sortie 5.
On voit immédiatement que, dans cette position, il existe une liaison de fonctionnement positive entre le servo- moteur 15 et l'arbre de sortie 5. Un mécanisme de débrayage ou de désaccouplement est prévu et permet de faire coulisser longitudinalement l'arbre 23 à rencontre de l'action du res- sort 25, de façon à l'amener dans une position pour laquelle le pignon 24 n'engrène plus avec le pignon 26, ce qui inter- rompt mécaniquement la liaison entre l'arbre de sortie 5 et le servo-moteur 15 avec les freins 17, 18, 19. A cet effet, on a prévu sur l'arbre 23 un collier 30 et un levier 31 articulé en 32 sur un bâti 33, monté d'une façon appropriée sur le boî- tier 3 ou venu de matière avec lui, une tige 34 reliant ce levier 31 à un poussoir 35.
En temps normal, ce dernier est maintenu dans sa position inactive par un solénode 36, à l'encontre d'un ressort 37, et il est évident qu'en cas de défaillance de la source électrique, le solénotde 36 perd son énergie, de sorte que le ressort 37 agit sur le poussoir 35, la tige 34 et le levier 31, en faisant coulisser l'axe 23 à l'encontre du ressort 25 et en libérant le pignon 24 du pignon 6. La puissance du solénoïde est calculée d'une façon telle que bien qu'il soit en mesure de maintenir le poussoir 35 dans sa position neutre, à l'encontre du ressort 37, cette puissance soit cependant insuffisante pour ramener le poussoir dans cette même position après que le poussoir ait atteint sa position de fonctionnement.
Il sera donc indispensable, après une défail- lance de puissance, de ramener à la main le poussoir 35 dans sa position d'arrêt ou neutre, en agissant sur une manette 38', montée sur un appendice 39 de la tige 34. On peut également interrompre à la main la liaison entre le servo-moteur et l'axe de sortie 5 en repoussant la manette 38 vers l'intérieur, à...
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l'encontre du solénoîde 36, après quoi le moteur reste dé- brayé jusqu'à ce que la liaison motrice soit rétablie à la main par l'action sur la manette à bouton 38.
Le pignon 7 est relié à l'axe d'entrée 1 par un accouplement électrique de façon à être forcé de se déplacer avec cet axe 1, aussi longtemps que le couple nécessaire n'excédera pas une valeur maximum prédéterminée, tandis qu'il peut s'en dégager dès que ce couple maximum est dépassé. A cet effet, le pignon 7 oomporte un doigt d'embrayage 40, tan- dis que l'élément en forme de croix ou croisillon 9 porte deux poussoirs coulissants 41, qui sont maintenus en contact avec le doigt 40 par des ressorts calibrés 42, leurs mouvements vers ledit doigt étant limités par des écrous 43, prévus sur les saillies 44 du poussoir 41.
Ces écrous 43 sont disposés d'une façon telle qu'ils empêchent tout mouvement ultérieur vers l'extérieur de chacun des poussoirs 41, lorsque tous les deux sont en contact avec le doigt 40 pour la position normale du dispositif, c'est-à-dire lorsqu'aucun couple n'est transmis.
(voir figure 3).
Il est évident que ce dispositif agit comme un accouplement rigide aussi longtemps que la torsion transmise n'excède pas la valeur correspondant au calibrage des ressorts 42, tandis qu'à partir du moment où cette torsion est dépassée, les poussoirs se déplacent à l'encontre des ressorts 42, per- mettant ainsi aux goujons ou aux doigts 12 de rattraper leur jeu dans les orifices 14 et de réaliser ainsi une liaison rigide entre les axes I et 5. Le pignon 7 engrène avec un pignon 45, monté sur un arbre secondaire 46, disposé parallèlement à l'axe 27. Chacun des axes 46 et 27 porte, isolés électrique- ment, deux pignons pratiquement égaux formant contacts,comme décrit plus loin.
Les pignons 47 et 48, portés par l'axe 46, sont montés sur un coussinet commun 49, tournant avec et fixé sur l'axe 46, par deux coussinets isolants 50 et 51. Les deux
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...pignons 52 et 53, montés sur l'axe 27, disposés respeoti- vement de façon à engrener avec les pignons 47 et 48, sont portés par deux coussinets séparés 54 et 55, fixé's sur l'axe et isolés de lui et entre eux par trois coussinets isolants 56, 57 et 58. Chacun des quatre pignons de contact 47,48,5 et 53 comporte, sur sa face intérieure, un ou plusieurs appen- dices radiaux 59 ou clés radiales pénétrant dans des encoches correspondantes 60 ou 61, prévues dans des rondelles d'espa- cement 62 et 63.
Un jeu ou mouvement fou est prévu dans la coopéra- tion entre eux des pignons 47,48,5 et 53, et les dentures du pignon 48 sont décalées dans la direction de rotation, par rapport aux dents du pignon 47, d'une fraction du jeu précité.
Ce décalage de dentures a pour conséquence qu'une paire seu- lement, sur les deux paires de pignons, notamment 48 -et 53 ou 47 et 52, sont en contact suivant la direction dans laquelle est transmis le couple ou la torsion, à partir de l'axe 27.
De préférence, un certain nombre d'encoches 61, opposées en substance, sont prévues dans la rondelle d'espacement 63, les encoches de chacune des paires étant décalées les unes par rapport aux autres de quantités différentes. Le pignon 48 est monté sur son coussinet 49, de façon à coulisser axialement, et est maintenu contre la pièce d'espacement 63 par un faible ressort 64. Cette disposition permet de faire varier le jeu existant dans le mécanisme contacteur, de façon à obtenir des degrés de sensibilité variables.
Il est évident qu'au lieu de décaler les dents des contacteurs 47 et 48, les unes par rapport aux autres, ces deux pignons peuvent être disposés en conséquence et être faits en une seule pièce; les dents des pignons 52 et 53 se- raient dans ce cas décalées. Ce dernier mode d'exécution a été montré dans l'exemple du schéma de la figure 4, de façon à mieux mettre en évidence les circuits électriques.
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En se référant à la figure 4, on voit que A et B sont les deux bornes d'une source de courant. L'armature du servo-moteur 15 a été montrée en 65, taudis que les deux bo- bines 66 et 67 ont des enroulements opposés et sont destinées au servo-moteur. Ainsi qu'on le verra dans la figure 4, l'un des balais de l'armature 65 est relié à la borne A, tandis que l'autre est relié par l'entremise d'un balai-collecteur 68 au coussinet 49, portant les contacts 47 et 48. Une connex- ion venant de l'autre borne B se dirige parallèlement, d'une part, à travers la bobine 66 vers le collecteur 69, coopérant avec le coussinet 54 du pignon-contacteur 52, et d'autre part, à travers la bobine 67 et le collecteur 70, vers le coussinet 55 du pignon-contacteur 53.
En admettant maintenant que l'axe 46 avec ses pi- gnons-contacteurs 47 et 48, tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, de façon à actionner l'axe 27, les dents du pignon 47 vont rattraper leur jeu par rapport au pignon 5, et établiront ainsi un circuit partant de la borne A, traversant l'armature 65 du servo-moteur, le collecteur 68, le coussinet 49, le pignon de contact 47, le pignon de con- tact 5, le coussinet 54, le collecteur 69 et reliant la bo- bine 66 à la borne B. Le servo-moteur 15 est ainsi excité et agit sur l'axe 27 dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire, dans la direction dans laquelle agit le méca- nisme par l'intermédiaire des pignons-contacteurs.
Si, d'au- tre part, l'axe 46 avec ses pignons 47 et 48, est mis en ro- tation dans le sens des aiguilles d'une montre, par rapport à l'axe 27, les dents du pignon 48 rattrapent leur jeu par rap- port aux dents du pignon 53 et établissent un circuit similai- re passant par l'armature 65, les pignons 8 et 53, les en- roulements de retour 67 et la borne B. Dans ce cas, le servo- moteur 15 sera excité pour tourner en sens contraire, en fai- sant tourner l'axe.27 dans le sens contraire à celui des....
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..aiguilles d'une montre; c'est-à-dire à nouveau dans la di- rection dans laquelle ils auront été actionnés par les pi- gnons-contacteurs. Lorsque l'on obtient, à nouveau, une cor- respondance des positions, le circuit d'excitation du servo- moteur 15 est interrompu, étant donné que le jeu se rétablit, ce qui annule l'excitation du moteur. Un frein automatique est employé dans ce dispositif conforme à l'invention, de façon à empêcher la chasse. Dans l'exemple montré sur la fi- gure 4, trois bobines de freinage ont été prévues à cet effet, la première bobine 17 étant excitée et freinant dès qu'un voltage est appliqué aux bornes A, B, cette bobine étant en série avec l'armature du moteur 65, deux bobines 18 et 19 libérant le frein et reliées en parallèle avec les enroule- ments 67 et 66.
Il est évident alors que, dès que le servo- moteur 15 est excité pour tourner dans une direction ou dans une autre, l'une des deux bobines 18 et 19 sera également excitée de façon à compenser l'effet de la bobine de freinage
17. Le résultat en est que l'effet de freinage ne se fera sentir qu'au moment précis où le servo-moteur 15 perdra son excitation, à l'exclusion du cas d'une défaillance de la source électrique, le frein étant alors toujours libéré.
Dans l'exemple illustré par la figure 1, l'enroule- ment de freinage 17 n'est relié à aucune source et son action çonsistant à appliquer le frein, est reprise par un ressort à boudin 71. L'action est semblable à celle décrite au sujet de la figure 3, avec cette différence que le frein ne sera em- ployé qu'en cas de défaillance du courant électrique. Le fonctionnement libre à la main du dispositif de commande du gouvernail est néanmoins assuré par l'agencement d'un méca- nisme de débrayage qui, dans le cas d'un manque de puissance motrice, sera actionné par le ressort 37, étant donné la perte de l'excitation du solénolde 36.
Il est évident que, durant cette opération.à la...
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main, un couple de torsion relativement important sera trans- mis à partir de l'axe 5 et si la transmission devait se faire par les pignons 42, 48,52, 53, ceux,ci risqueraient de subir une détérioration. Toute torsion ou tout couple excédant sen- siblement la valeur de celui nécessaire à assurer un contact efficace entre les pignons-contacteurs, produit une compression de l'un des ressorts 42 dans le dispositif élastique 40, 41, 4, permettant ainsi à l'excédent de puissance d'être transmis directement à partir du croisillon 9, par l'intermédiaire des doigts 12 au pignon 6, fixé sur l'axe de sortie 5.
L'invention, pour ce qui est de nombreux détails, peut être exécutée d'une façon différente de oelle de l'exemple dé- crit, Des moyens, tels qu'un différentiel du type muni de satellites, peut, par exemple, être prévu, afin d'appliquer sur l'arbre d'entrée une certaine proportion de la torsion re- quise pour la manoeuvre de l'axe de sortie 5, de façon à em- pêcher l'opérateur d'essayer de déplacer le gouvernail au-delà des positions extrêmes désirées.
Une disposition de ce genre sera maintenant décrite en se reportant à la figure 5. Comme précédemment, deux pignons 6 et 7 sont montés respectivement sur les arbres d'entrée et de sortie 1 et 5, afin de tourner simultanément avec eux, et 72 est un axe qui, par un engrenage approprié, est actionné par l'axe 27 (figure 1) , cet axe étant normalement actionné par le servo-moteur 15. Un pignon 73 est monté sur l'axe 72 et tourne avec celui-ci. Un dispositif différentiel indiqué géné- ralement par 74, est interposé entre les pignons 6 et 7, et le pignon 73, de façon à transmettre à l'axe d'entrée 1, par le pignon 7, une partie de l'effort nécessaire à la manoeuvre de l'axe de sortie 5 avec son pignon 6.
Le dispositif différentiel, tel que représenté, comprend un tambour 75, muni, de dentures extérieures 76 et de dentures intérieures 77, formant l'un des pignons principaux du dispositif, tandis qu'un pignon 78, ...
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...formant un deuxième pignon principal,est monté sur un appendice 79 de l'axe 46 ; élément porte-satellite 80 est prévu en 81, avec des dentures engrenant avec le pignon 6, tandis qu'à une @ distance A de l'axe de l'arbre 79, il porte des pignons satel- lites 82, qui engrènent avec le pignon principal 78 et avec les dentures intérieures 77 de l'autre pignon principal.
Il est donc évident que, si les satellites 82 ont le même diamètre que le pignon intérieur 78, l'arbre 46 doit contribuer pour un quart et l'arbre 72 pour les trois quarts, à l'effort requis pour la mise en rotation du tambour 75. Etant donné la nature du méoa- nisme de contact et de l'accouplement avec jeu existant entre les arbres d'entrée et de sortie, seuls peuvent avoir lieu de faibles mouvements relatifs de l'arbre 79 et du tambour 75, chacun des satellites 82 ne nécessitant qu'un faible nombre de dents pour la réalisation de l'engrenage entre les dents 77 du tambour 75 et celles du pignon 78. Dans le cas extrême, ils n'ont chacun que deux dents, chacune de ces dents étant desti- née à engrener avec l'un des pignons principaux.
Cette caracté- ristique peut être utilisée pour faire varier le taux de dis- tribution de l'effort pour un tambour et un pignon prinoipal intérieur donnés, en faisant varier la distance A entre l'axe de rotation des éléments satellites et l'axe de l'arbre 79.
Chacun des éléments satellites constitue dans ce cas un levier avec des bras de longueurs différentes (B et C).
Le dispositif électrique asservi et l'agencement des bobines,appliquant le frein ou le lâchant, peuvent naturel- lement être modifiés, par exemple, dans le but d'éviter la né- oessité d'employer des bobines de champ séparées pour le servo- moteur, permettant d'exécuter la rotation en avant et en arrière, les dispositions appropriées à cet effet étant, par exemple, oelles décrites dans le brevet anglais N 556. 287.
On peut modifier le circuit décrit ci-dessus à propos de la figure 4, en connectant l'armature du moteur,...
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pomme représenté en traits mixtes en 65 A, au lieu d'effectuer la connexion, comme montré en 65. Dans ce cas, la liaison 71 peut également être remplacée par la connexion montrée en traits mixtes en 7IA, (à moins que, bien entendu, le frein ne soit ap- pliqué normalement par un ressort, auquel cas l'enroulement 17 n'est pas relié du tout).
REVENDICATIONS.
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I. Un appareil pour l'actionnement d'un gouvernail de navire, dans lequel un dispositif de contact asservi est placé entre un organe de commande de gouvernail-qui peut être action- né directement à la main ou commandé par des moyens de commande à distance - et l'organe moteur du gouvernail proprement dit, ce dispositif de contact étant arrangé en vue de la commande d'un servo-moteur électrique en liaison d'actionnement avec le gou- vernail, de façon à le déplacer en fonction du mouvement de l'organe de commande, tandis qu'une commande mécanique est pré- vue pour constituer un by-pass ou contourner le dispositif de contact asservi, un jeu suffisant-étant prévu dans ce by-pass mécanique pour permettre le fonctionnement du mécanisme de com- mande asservi,
et une élasticité suffisante dans le mécanisme asservi pour permettre le rattrapage du jeu dans la commande mécanique, sans qu'un effort exagéré ne s'exerce sur le meca- nisme asservi.