FR2463094A1 - Treuil a tambour d'enroulement de cable - Google Patents

Abstract

TREUIL A TAMBOUR D'ENROULEMENT DE CABLE A EMBRAYAGE DONT UNE SURFACE DE FRICTION EST LA SURFACE CYLINDRIQUE INTERNE D'UN FLASQUE 10 DU TAMBOUR ET LA SECONDE UNE BANDE ELASTIQUE 17, 19 ENTRAINEE PAR UN ARBRE MOTEUR. LA BANDE 17 EST PORTEE PAR UN MOYEU 12 GRACE A DES BIELLETTES 13 ARTICULEES SUR LE MOYEU 12 ET SUR DES SABOTS 16 SOLIDAIRES DE LA BANDE 17. UN DISPOSITIF A CYLINDRE 21 ET PISTON 22 PERMET LA RETRACTION DE LA BANDE 17 ET DONC LE DEBRAYAGE DU TREUIL. L'INVENTION TROUVE UNE APPLICATION PARTICULIEREMENT INTERESSANTE DANS LE DEBARDAGE DU BOIS.

Description

L'invention est relative à un treuil à tambour d'enroulement de câble entraîné par un arbre moteur par l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage, notamment pour le débardage de billes de bois.

Ce genre de dispositif est en général monté sur un engin tracteur dont la prise de force mécanique entrasse le treuil par l'intermédiaire d'organes de transmission par exemple à engrenages. La prise de force de l'engin étant la plupart du temps toujours en mouvement, il est nécessaire que le tambour enrouleur de câble du treuil soit débrayable et embrayable sur commande de l'utilisateur en fonction de l'opération à effectuer, par exemple pour dérouler le câble sans pour autant interrompre le fonctionnement du moteur.

Un certain nombre de solutions ont déjà été proposées où un embrayage commandable est intercalé entre l'arbre moteur et le tambour enrouleur.

Ainsi, le brevet CH 568 929 décrit un treuil dans lequel 1'entraSnement du tambour se fait par l'intermédiaire de disques de friction respectivement menants et menés mis en contact les uns avec les autres par le truchement d'une pile de ressorts-cuvettes. Bien que ce dispositif soit théoriquement parfaitement débrayable, un contact entre les disques subsiste toujours plus ou moins, en particulier en position inclinée du treuil et la force de plusieurs hommes peut être nécessaire pour dérouler à la main le câble du tambour sur la longueur nécessaire à l'accrochage de la charge.

te brevet US 4 019 717 propose un embrayage à engrenages, l'un menant, porté par l'arbre moteur, l'autre, mené, solidaire du tambour du treuil, et normalement maintenus en prise par une pile de ressorts du type rondelles Belleville.

L'engrenage menant est constitué sous la forme d'un piston annulaire, mobile axialement sur l'arbre. Pour déplacer ce piston et donc débrayer, il est nécessaire d'envoyer un fluide sous pression par une conduite axiale. D'importants problèmes d'étanchéité entre les diverses parties mobiles axialement et en rotation les unes par rapport aux autres se posent, et des fuites apparaissent très vite, ce qui hormis la complexité du dispositif, rend la solution pratiquement inacceptable pour les conditions sévères et rustiques des travaux de débardage.

L'embrayage décrit dans le brevet GB 1 386 307 constitue un progrès notable. Un flasque du tambour monté fou sur l'ar- bre moteur porte une partie cylindrique creuse dont la paroi latérale interne porte une garniture de friction et constitue donc la partie menée de l'embrayage. La partie menante est constituée par une bande cylindrique élastique fixée à une extrémité à un corps d'ancrage solidaire de 11 arbre moteur et s'étendant radialement à partir de celui-ci et dont l'autre extrémité est solidaire de la tige d'un piston de direction tangentielle et mobile dans un cylindre ménagé dans le corps d'ancrage.Un fluide sous pression commandée est amené à l'intérieur du cylindre par une conduite axiale dans l'arbre moteur mise en communication permanente avec une conduite traversant le corps d'ancrage jusqu'au cylindre, ce qui permet d'écarter l'extrémité solidaire du piston de celle qui est fixée au corps d'ancrage et d'amener la bande élastique munie d'une garniture de friction en contact avec la paroi cylindrique interne du flasque du tambour et de réaliser ainsi l'embrayage du tambour.

Ce dispositif présente un inconvénient assez grave qui le rend peu apte aux opérations de débardage. En effet la force de friction s'exerce à partir de l'extrémité solidaire du piston et, selon la pression exercée, se répartit peu à peu progressivement le long de la bande,mais cette répartition, par la construction même, ne peut jamais être uniforme, l'autre -extré- mité étant fixe. Il en résulte un phénomène d'échauffement et d'usure important en amont (côté piston) qui va en diminuant lorsqu'on s'approche de l'extrémité fixe.Cette usure irrégulière réduit considérablement la durée de vie de la bande de friction,qui est celle de sa partie s'usant la première, et comme il est d'ailleurs concédé dans le document cité dans le but de faire considérer comme négligeables les phénomènes d'usure et d'échauffement, ces phénomènes sont toujours présents même s'ils sont considérés comme n'étant pas excessifs, et il n'est pas rare que dans des conditions sévères, notamment si l'engin tracteur est sur une forte déclivité transversale, l'embrayage se mette à patiner et ne remplisse plus sa fonction. Ce genre de défaillance sur un chantier de débardage éloigné de tout atelier de dépannage et souvent dans des zones d'accès difficile peut avoir des conséquences assez graves.

L'invention propose un treuil à tambour enrouleur de câble entrainé par un moteur par l'intermédiaire d'un dispositif débrayable sur commande, présentant les avantages de la solution précédant immédiatement mais de construction différente, plus simple et plus robuste, telle que les inconvénients évoqués soient évités et rendant le dispositif apte à un fonctionnement fiable dans les conditions.très sévères habituelles aux activités de débardage de bois.

L'invention est exposée dans la description qui suit et pour l'intelligence de laquelle on se référera aux dessins parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en coupe axiale (partielle) un treuil incorporant l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en plan de bout et coupes partielles représentant l'embrayage entre l'arbre moteur (arbre enlevé) et le flasque du tambour du treuil.

On voit à la figure 1 la prise de force de l'engin tracteur représentée par son axe en 1. Un renvoi, par exemple à engrenages coniques 2, transmet la puissance motrice à un arbre intermédiaire 3 et de là, par un train d'engrenages droits 4 qui peut être un train planétaire, à un arbre de sortie 5 que l'on appellera par la suite "arbre moteur". Tous ces organes de transmission depuis la prise de force jusqu'à l'arbre moteur 5 sont figurés très schématiquement. S'agissant de moyens connus aux fonctions connues, il est parfaitement inutile d'en faire une description et une représentation plus détaillées.

Sur l'arbre moteur 5 est monté fou par l'intermédiaire de roulements 6 le tambour enrouleur de câble. Ce tambour est constitué par un moyeu 7 flanqué de deux flasques 8 et 9 formant ainsi ensemble la gorge d'une bobine dans laquelle le câble (non représenté) peut être accroché et enroulé ou déroulé en étant guidé et maintenu latéralement suivant le sens de rotation.

te flasque 9, porte vers l'extérieur un manchon cylindrique 10 qui lui est coaxial et en est mécaniquement solidaire.

ta surface cylindrique interne du manchon 10 du flasque 9 peut être porteuse sur toute sa circonférence d'une garniture de friction (non représentée). C'est au moyen de cette surface cylindrique, partie menée de l'embrayage que le tambour enrouleur 7, 8,9 pourra être entraîné en rotation à partir de l'arbre moteur 5. Selon le matériau de friction utilisé pour la partie menante, la surface cylindrique interne du manchon 10 pourra être tout simplement lisse.

L'arbre moteur 5 est porteur au-delà du flasque 9 et dans le volume cylindrique défini par le manchon 10, d'un moyeu 12 qu'il entraine constamment avec lui en rotation, par exemple par clavetage ou au moyen de cannelures, de façon usuelle. Sur ce moyeu 12 et réparties régulièrement sur sa périphérie sont fixées par des axes 14 assurant leur liberté en rotation, des biellettes 13. Les biellettes 13, à leur extrémité opposée sont de la même manière articulées par des axes 15 sur des sabots 16. Sur les sabots 16 dont la dimension axiale correspond à la profondeur du manchon cylindrique 10 et dont la surface terminale est de préférence une portion de cylindre de rayon un peu inférieur à celui. de la surface interne du manchon 10, vient se fixer une bande cylindrique élastique 17 de même dimension axiale et même rayon intérieur que le manchon 10.La bande élastique 17 présente cependant une discontinuité de direction axiale 18 entre deux sabots 16 pour permettre de faire jouer son élasticité. La surface cylindrique externe de la bande 17 porte à son tour une garniture de friction 19, la surface cylindrique 19 ayant au repos un rayon légèrement inférieur à celui de la surface cylindrique interne du manchon 10 du flasque 9.

Sur la périphérie du moyeu 12, en une zone de préférence angulairement assez proche de la discontinuité 18 de la bande 17, et solidaire de ce moyeu, fait saillie un corps 20 (figure 2) porteur d'un cylindre 21 d'axe aussi proche que possible de la direction tangentielle. te cylindre 21 reçoit de façon connue un piston mobile 22 dont la tige 23 vient se fixer par un axe d'articulation parallèle à l'arbre 5 à l'extrémité 24 de la bande de friction 17 ou sur le sabot 16 le plus proche. On voit donc que l'ensemble formé par le moyeu 12, les biellettes 13, les sabots 16, la bande élastique 17 et le système cylindre 21, piston 22, est solidaire en rotation de l'arbre moteur 5. De préférence le corps du cylindre 21 est articulé sur le corps porteur 20 et la tige 23 est fixe par rapport au piston 22.

L'ensemble cylindre 21, piston 22, de type hydraulique ou pneumatique peut être alimenté en fluide sous pression commandée par l'opérateur de façon conventionnelle, par l'intermédiaire d'une conduite axiale 25 ménagée dans l'arbre moteur 5, communiquant avec une conduite radiale 26,ménagée dans le moyeu 12 et prolongée par une conduite flexible 27 (partiellement représentée) menant dans le cylindre 21.

te sens normal de rotation de l'arbre 5 étant celui indiqué par la flèche sur la figure 2, il y a lieu de préciser que la longueur des biellettes 13 entre leurs axes d'articulation 14 et 15 et leur inclinaison par rapport à la direction radiale sont telles que leurs extrémités externes (côté sabots 16) sont angulairement légèrement en avance sur leurs extrémités internes (côté moyeu 12). Ainsi du fait même de la rotation de l'arbre 5, par le jeu des forces centrifuges, les sabots 16 vont être sollicités vers l'extérieur, et les biellettes 13 tendre vers une position radiale, ce qui pousse la surface de friction 19 contre la surface de friction du manchon 10.Si l'on ne tient pas compte d'une intervention du système piston 22, cylindre 21, dont on parlera plus loin, on voit donc que c'est la rotation même de l'arbre 5 qui va induire l'effet d'embrayage, cet effet étant d'autant plus marqué que la vitesse de rotation de l'arbre moteur 5 sera plus importante.

On a donc un fonctionnement similaire à celui d'un embrayage centrifuge, le système cylindre 21, piston 22, ne jouant ici aucun rôle. Cependant, pour que l'effet d'embrayage soit encore présent à très faible vitesse, les forces centrifuges devenant négligeables, ou même à vitesse nulle de l'arbre moteur 5 comme ctest presque toujours le cas dans les applications de débardage, il est prévu de solliciter de façon permanente les biellettes 13 vers la direction radiale, ce qui applique la bande élastique 17 contre la surface interne du manchon 10. Ainsi, même à l'arrêt du moteur, une traction exercée sur le câble par une charge n'est pas susceptible d'entrainer le tambour en rotation dans le sens du déroulement, ce qui pourrait évidemment être désastreux.

Cette sollicitation peut être obtenue au moyen d'un système cylindre 21, piston 22,à double effet, l'effet recherché ici étant opposé à l'effet de débrayage décrit plus loin, mais comme on le comprendra aisément, une conduite supplémentaire de fluide de commande serait nécessaire. Aussi la solution préférentielle consiste-t-elle à faire appel à des ressorts de traction 28, par exemple de type hélicoïdal. A chaque sabot 16 est ainsi associé un ressort 28 d'axe aussi proche que possible de la direction tangentielle, dont une extrémité peut être ancrée de façon connue à l'extrémité de l'axe 15 de la biellette 13 correspondante.L'autre extrémité du ressort 28 est fixée de manière appropriée à un support solidaire du moyeu 12, par exemple comme représenté, une tôle 29 venant coiffer partiellement le moyeu 12 du côté opposé au flasque 9 et fixée à ce moyeu 12 par tout moyen convenable, par exemple des vis 30. Les biellettes 13 sont ainsi sollicitées en permanence vers la position radiale, et même en l'absence de rotation, c'est l'état embrayé qui règne.

Si maintenant on veut dérouler le câble du tambour, par exemple pour y accrocher une charge, il est nécessaire d'obtenir l'effet de débrayage. te fluide sous pression est envoyé dans la chambre du cylindre 21 opposée au corps 20, ce qui sollicite le piston 22 vers l'intérieur du cylindre 21 en tirant sur l'extrémité 24 de la bande élastique 17. tes biellettes 13, à l'encontre de la force centrifuge si le moteur tourne, et de la force de rappel des ressorts 28 dans tous les cas,sont alors sollicitées dans le sens qui les éloigne angulairement de la position radiale, et la bande élastique 17 se rétracte ainsi uniformément vers le centre, sa garniture 19 cessant tout contact avec la surface interne du manchon 10 du flasque 9.En l'absence de tout frottement résiduel de la garniture 19 qui n' a plus aucun point de contact avec le manchon 10, il est facile à un homme seul (il en faut habituellement, selon la technique connue deux ou trois), et sans autre intermédiaire, de tirer sur le câble pour le dérouler de la longueur voulue, et ce quel que soit l'état de rotation ou de non rotation de la prise de force de l'engin tracteur.

De ce qui précède on voit que le fonctionnement est fondamentalement différent de celui du dispositif divulgué dans le brevet britannique cité plus haut. En effet, c'est l'action des ressorts 28, et éventuellement la rotation du moyeu 12, qui ici provoque l'embrayage et non pas le système cylindre-piston qui au contraire sert ici uniquement à débrayer, c'est-à-dire à l'opération inverse. Par ailleurs, en état débrayé, la bande de friction 17, n'a ici plus aucun contact avec l'autre partie de l'embrayage, ce qui n'est jamais le cas dans le dispositif connu.

Pour assurer une bonne distribution des efforts et des déplacements, les biellettes 13 sont réparties angulairement régulièrement autour du moyeu 12. Elles sont au nombre de trois au moins, mais un dispositif en comprenant plus est évidemment plus efficace. Une bonne solution alliant une efficacité et une robustesse excellentes avec une complexité qui reste toutà-fait acceptable est obtenue par l'utilisation de sept biellettes 13.

En outre, en vue d'améliorer l'efficacité du dispositif en l'ajustant aux conditions optimales de fonctionnement, et éventuellement pour compenser les phénomènes d'usure des surfaces de friction qui pourront/manifester à la longue, les biellettes 13 seront avantageusement réglables en longueur, par exemple par un dispositif classique vis-écrou 31.

Bien que ce soit pour une utilisation en débardage que l'invention ait été réalisée du fait des contraintes particulières dans ce domaine, il est clair qu'elle peut être mise en oeuvre pour de nombreuses autres applications.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1./ Treuil à tambour d'enroulement de câble entrainé par un arbre moteur par l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage comprenant deux surfaces de friction, la première portée par la surface cylindrique interne d'un flasque du tambour, la seconde constituée par une bande cylindrique élastique non fermée entrai- née en rotation par l'arbre moteur et sollicitée vers l'extérieur pour s'appuyer contre la première surface et coopérer avec elle et ainsi entraîner le tambour en rotation, caractérisé par le fait que la bande cylindrique élastique est portée par un moyeu solidaire de l'arbre moteur au moyen d'un ensemble d'au moins trois biellettes articulées à leurs deux extrémités respectivement sur le moyeu et sur des sabots solidaires de la bande cylindrique élastique et réparties régulièrement angulairement autour du moyeu, et qu'un dispositif à cylindre et piston solidaires respectivement du moyeu et d'une extrémité de la bande élastique permet la rétraction commandée de la bande élastique et par suite le débrayage du tambour d'enroulement, indépendamment de l'état de rotation ou de non rotation de l'arbre moteur.

2./ Treuil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les biellettes sont réglables en longueur.

3./ Treuil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que les biellettes ont une position angulairement décalée par rapport à la position radiale.

4./ Treuil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que des ressorts sollicitent les biellettes vers la position radiale.