Brevet FR2508126A1 — publié le 19821224

La présente invention a pour objet un dispositif de freinage de sécurité, interposé entre un arbre moteur et un organe de travail rotatif, entrainé à partir dudit arbre moteur. Le but essentiel de l'invention est la mise en sé- curité automatique d'un appareil ou d'une machine à mou- vement rotatif, qui présente un danger évident pour les personnes si son mouvement persiste trop longtemps après l'ordre de mise à l'arrêt Ce problème de sécurité des personnes estnotamment posé dans le cas d'appareils ou de machines électro-domestiques ou semi-professionnelles, comportant des outils rotatifs contondants ou tranchants, et pour lesquels la mise hors circuit du moteur électri- que ne s'accompagne pas d'un arrêt immédiat de la rotation des outils en raison de l'inertie, le danger étant d'autant plus grand que le fonctionnement du moteur est silencieux. Les domaines d'application concernés sont, entre autres les appareils alimentaires: tranche-jambon, ma- laxeurs, centrifugeuses; les machines de jardinage tondeuses à gazon élec- triques, les machines de bricolage (petites machines à bois) ou semi-professionnelles (scies à buches). Les réalisations actuelles, susceptibles de ralentir et d'arrêter un organe de travail rotatif dès que l'arbre moteur n'est plus entraîné, sont des freins classiques à disque et à tambour, le freinage étant obtenu par le ser- rage du disque ou du tambour contre une pièce de friction. Cette dernière est appliquée sur la pièce en mouvement avec une force importante, qu'il est nécessaire de vaincre lors du défreinage De tels dispositifs présentent pour certaines applications des inconvénients et, en particu- lier la commande du frein possède un encombrement impor- tant (correspondant par exemple au volume d'un électro- aimant); le prix de revient de l'ensemble est assez élevé l'arrêt est trop brutal et peut provoquer des ruptures de pièces dans certains cas. La présente invention élimine ces inconvénients, en fournissant un dispositif de freinage de sécurité composé de pièces simples n'offrant aucune difficulté de réalisa- tion, donc garantissant un prix bas et une bonne longévité, l'ensemble du dispositif ayant un faible encombrement ce qui facilite son adaptation, et se révélent efficace (ra- lentissement et arrêt obtenus en quelques secondes) sans que son fonctionnement soit trop brutal. A cet effet, le dispositif de freinage de sécurité objet de l'invention comprend au moins une came montée pivotante autour d'un axe transversal porté par l'arbre moteur et coopérant avec un plateau mobile lié en rotation avec l'organe de travail rotatif, le plateau mobile étant situé en regard d'un plateau fixe pourvu d'une garniture de friction, et étant poussé en direction de plateau fixe par des moyens à ressort, tandis que le pivotement de la ou des cames, sous l'effet d'un couple différentiel apparais- sat lorsque l'arbre moteur est entrainé, déplace axiale- ment le plateau mobile dans le sens de son éloignement du plateau fixe, à l'encontre de l'action des moyens à ressort. Ainsi est réalisé un dispositif de freinage qui ne nécessite aucun moyen de commande particulier, son fanction- nement résultant de la conjugaison de plusieurs phénomènes physiques et des particularités mécaniques de l'accouple- ment que constitue le dispositif Plus précisément, l'ac- tion de freinage met à profit la restitution de l'énergie cinétique emmagasinée par les organes tournants, la liaison "élastique" entre les parties motrice et entraînée, et la décélération de la partie motrice. L'action de d 4 freinage utilise, quant à elle l'énergie de la partie motrice, la liaison "élastique" entre les parties motrice et entraînée, et le couple résistant, au démarrage et en cours de travail de travail,de l'organe rotatif à entraîner. La ou les cames doivent par leur forme>et en pivotant sous l'effet d'un couple différentiel résultant de la dif- férence entre le couple transmis par l'arbre moteur et le couple résistant, créer un effort axial qui repousse le plateau mobile en vue de l'éloigner du plateau fixe muni de la garniture de friction, contre laquelle il est appli- qué au repos par les moyens à ressorts Dans ce but, sui- vant une forme de réalisation préférée de l'invention, chaque came a une forme générale triangulaire et est mon- tée pivotante sur l'arbre moteur par l'un de ses sommets, tandis que son c 8 té opposé à l'axe de pivotement comporte une encoche dans laquelle est engagé un ergot formé au fond d'une cloche solidaire du plateau mobile Chaque came agit ainsi par son côté opposé à son axe de pivotement, en tournant aussi autour de l'ergot qui la positionne par rap- port à la cloche solidaire du plateau mobile Afin de fa- voriser le mouvement d'inclinaison de la ou des cames, re- lativement à l'ergot correspondant, l'encoche prévue sur un côté de chaque came a avantageusement un profil ou- vert en n V", avec un angle au moins égal à l'angle formé par les deux autres c 8 tés de la came. Suivant une disposition particulière, deux cames triangulaires, situées de part et d'autre de l'arbre mo- teur, sont prévuest tandis que deux ergots, diamétralement opposés, sont formés au fond de la cloche solidaire du plateau mobile; lors du défreinage et en cours de tra- vail de l'organe à l'entrainer, les deux cames sont bas- culées on sens inverses. Quant aux moyens à ressort, ils peuvent être consti- tu Ss par un ressort hélicoïdal entourant la cloche précitée et comprimé entre le plateau mobile et une butée à billes, elle-même appliquée contre un couvercle qui recouvre le ressort et est assemblé au plateau fixe. Compte tenu de ce que le plateau mobile doit pouvoir s'écarter du plateau fixe, ou s'en rapprocher, la cloche solidaire du plateau mobile est de préférence liée au ro- tation, avec possibilité de déplacement relatif axial, A un arbre récepteur, lui-même lié à l'organe de travail ro- tatif Pour la réalisation de cette liaison, l'arbre ré- cepteur présente par exemple une lumière, traversée par un axe dont les extrémités sont liées A un manchon soli- daire de la cloche. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, A titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif de frei- nage de sécurité: Figure 1 est une vue en coupe passant par l'axe d'un dispositif de freinage de sécurité conforme A l'invention, placé entre un moteur électrique et un organe de travail entrainé par ce moteur; - Figure 2 est une vue en coupe partielle de ce dispo- sitif, suivant 2-2 de figure 1; Figures 3 et 4 sont des vues similaires A figure 1, montrant deux positions de fonctionnement du dispositif; Figures 5, 6 et 7 sont des schémas explicatifs sim- plifiés, correspondant respectivement aux positions de fonctionnement des figures 1, 3 et 4. Comme le montre la figure 1, le dispositif objet de l'invention réunit un arbre moteur 1, entraîné par un mo- teur électrique 2, A un arbre récepteur J, lié A un organe de travail rotatif 4. L'arbre moteur 1 traverse l'ouverture centrale d'un plateau fixe 5, qui porte une garniture de friction 6. Près de l'extrémité libre de l'arbre moteur 1, sont montées deux cames 7 situées de part et d'autre dudit arbre moteur 1 Les deux cames 7 pivotent autour d'un axe transversal A l'arbre moteur 1 et réalisé ici sous la forme d'une gou- pille 8 traversant cet arbre 1. Chaque came 7 a une forme générale triangulaire, une encoche 9 étant prévue au milieu du côté opposé A la gou- pille 8 qui correspond A l'un des sommets du triangle. L'encoche 9 est ouverte en "V", avec un angle O came 7. L'arbre récepteur 3 présente, près de son extrémité libre, une lumière 10 traversée par une autre goupille Il ayant ses extrémités liées à un manchon 12 solidaire d'une cloche 13, dont l'extrémité annulaire 14 constitue un pla- teau mobile situé en regard de la garniture 6 portée par la plateau fixe 5 Au fon d de la cloche 13 sont formés deux ergots arrondis M, diamétralement opposés L'extré- mité de l'arbre moteur 1 et les deux cames 7 sont intro- duites à l'intérieur de la cloche 13, de telle manière que les deux ergots 15 soient engagés respectivement dans les encoches 9 des deux cames 7. Un ressort hélicoïdal 16, entourant la cloche 13, est appuyé entre le plateau mobile 14 et une butée à billes 17; cette dernière est appliquée contre un couvercle 18, qui recouvre le ressort 16 et est assemblé au plateau fixe 5. La figure 1 représente la position de repos ou de freinage, pour laquelle les deux arbres 1 et ne sont pas en mouvement et le ressort 16 crée la seule force en action. Ce ressort 16 pousse le plateau mobile 14 contre la garni- ture de friction 6, tandis que les deux cames 7 restent dans l'axe de l'arbre moteur 1 Un jeu de fonctionnement J subsiste entre le fond de la cloche _ 3, comportant les ergots 15, at le c 8 té de chaque came Z sur lequel est pré- vue l'encoche 9, pour permettre au ressort 16 de plaquer effectivement le plateau mobile 14 sur la garniture 6. Cette position de repos est schématisée sur la figure 5, o: le tr-Jangle indéformable O Pl P 2 correspond à l'une des cames 7; P indique le fond de l'encoche 2 et M l'ergot 15 correspondant, ici confondus; d représente la distance entre le sommet et axe de pivotement O de la came et le plateau fixe; E traduit la distance entre le point d'appui du ressort, dont l'effort est indiqué par R, sur le plateau mobile, d'une part et le point M, d'autre part la cote L, enfin, traduit la distance entre le point d'appui du ressort sur le plateau mobile et le pla- teau fixe, cette distance étant égale à: L E + PO + d = E + MO + d Les figures 3 et 4 montrent les positions de défrei- nage, obtenues respectivement pour un sens de rotation Wl de l'arbre moteur 1 et pour le sens de rotation opposé W 2. Le couple différentiel, résultant de la différence exis- tant entre le couple transmis par l'arbre moteur 1 et le couple résistant de l'arbre récepteur 2, se traduit par des efforts tangentiels fi ou f 2 sur les extrémités de la gou- pille 8, et provoque le pivotement des cames j, en sens in- verses l'une de l'autre, autour des ergots respectifs 15. En s'inclinant ainsi par rapport à l'axe de l'arbre moteur 1, les deux cames 7 repoussent la cloche fi et écartent donc le plateau mobile 14 de la garniture de friction 6, créant entre ces deux parties un jeu JI ou J 2 La lumière 10 de l'arbre récepteur 2 permet ce déplacement axial de la cloche 13 et du plateau mobile 14, sous la poussée des cames 7. Les schémas des figures 6 et 7 permettent de mieux analyser ce fonctionnement: Au point M du plateau mobile, correspondant à l'un des ergots, s'exerce un effort dû au couple résistant de l'ar- bre récepteur, et s'opposant au couple moteur Les efforts fi ou f 2, résultant du couple différentiel, provoquent le déplacement du sommet O de la came triangulaire, qui vient alors dans la position 01 (figure 6) ou 02 (figure 7) La came bascule ainsi, et le triangle qui la symbolise prend, selon le sens de rotation, la position 01 Pl P 2 ou 02 Pl P 2 Selon le pivotement de la came, le sommet Pl ou P 2 de cette dernière exerce un effort FI ou F 2 qui s'oppose à l'effort R du ressort et qui repousse le point M lequel vient en MI ou M 2, étant donné que la distance d entre le sommet de la came et le plateau fixe reste invariable De même, l'écart E entre le point d'appui du ressort et le point M reste invariable Ainsi, la longueur L varie comme la projection, sur l'axe du dispositif, de la distance OM, et devient selon le cas LI ou L 2 La différence Ll-L ou L 2-L représente le jeu JI ou J 2 indiqué sur les figures 3 et 4; ce jeu permet le desserrage de la garniture de friction 6 et libère en rotation le plateau mobile 14 Les parties rotatives du dispositif peuvent alors tourner sans friction, grâce à la butée à billes 17. Si l'alimentation du moteur 2 est coupée, alors que les arbres 1 et 3 sont en rotation, la suppression du cou- ple moteur entraine l'annulation du couple différentiel et, par conséquent, des efforts fi ou f 2 et FI ou F 2 qui s'opposent à l'effort R du ressort 16 Cs dernier repousse alors les deux cames 7, donc déplace les points Pl et P 2 pour retrouver la position de repos et de freinage illus- trée par les figures 1 et 5 La rotation des arbres 1 et 3, ainsi que de l'organe de travail 4, est de cette manière rapidement arrêtée. A l'inverse, dès que le moteur 2 est remis en marche, la présence d'un couple moteur sur l'arbre 1 et d'un couple résistant sur l'arbre i recrée un couple différentiel et engendre, par conséquent, les efforts fi ou f 2 et FI ou F 2 qui s'opposent à l'effort du ressort R Les cames trian- gulaires I pivotent et provoquent l'écartement du plateau mobile 14 de la garniture de friction 16, réalisant ainsi le défreinage (voir figures 3, 4 et 6, 7). Afin d'viter, en position de défreinage, un bascule- ment trop important des cames 7, il est prévu de limiter l'inclinaison de ces cames par un système de butées Comme le montrent les figures 3 et 4, ce système de butées peut simplement résulter de l'application de l'un des grands c 8 tés 19 ou 20 de chaque came triangulaire 7 contre la pa- roi interne de la cloche 13. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce système de freinage de sécu- rité qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réali- sation et d'application conçues suivant le même principe. Ainsi le nombre de cames, fixé à deux dans la forme d'exé- cution décrite ci-dessus et représentée au dessin, peut être porté à trois ou quatre, selon la place disponible et l'importance des efforts à transmettre Par ailleurs, pour certaines constructions simplifiées, la goupille 11 et l'arbre récepteur i peuvent être supprimés, le plateau mobile 14 assurant alors lui-même la fonction d'arbre ré- cepteur Enfin, le dispositif peut être intégré à l'int 6- rieur du moteur, en étant notamment logé dans le flasque- palier avant du moteur. REVENDICATIONS - 1. Dispositif de freinage de sécurité, interposé entre un arbre moteur et un organe de travail rotatif, caracté- risé en ce qu'il comprend au moins une came ( 7) montée pi- votante autour d'un axe transversal ( 8) porté par l'arbre moteur ( 1) et coopérant avec un plateau mobile ( 13,14) lié en rotation avec l'organe de travail rotatif ( 4), le pla- teau mobile étant situé en regard d'un plateau fixe ( 5) pourvu d'une garniture de friction ( 6), et étant poussé en direction du plateau fixe ( 5) par des moyens à ressort ( 16), tandis que le pivotement de la ou des cames ( 7), sous l'effet d'un couple différentiel apparaissant lorsque l'ar- bre moteur ( 1) est entrainé, déplace axialement le plateau mobile ( 13, 14) dans le sens de son éloignement du plateau fixe ( 5), à l'encontre de l'action des moyens à ressort ( 16)^ 2. Dispositif de freinage de sécurité selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que chaque came ( 7) a une forme générale triangulaire et est montée pivotante sur l'arbre moteur ( 1) par l'un de ses sommets, tandis que son côté opposé à l'axe de pivotement ( 8 ' comporte une encoche ( 9) dans laquelle est engagé uln ergot ( 15) formé au fond d'une floche ( 13) solidaire du plateau mobile ( 14). 3. Dispositif de freinage de sécurité selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que l'encoche ( 9) prévue sur un côté de chaque came ( 7) a un profil ouvert en "V", avec un angle (o K) au moins égal à l'angle (y) formé par les deux autres côtés de la came ( 7). 4. Dispositif de freinage de sécurité selon la revendi- cation 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux cames triangulaires ( 7) situées de part et d'autre de l'arbre moteur ( 1), tandis que deux ergots ( 15), diamétralement op- posés, sont formés au fond de la cloche ( 13) solidaire du plateau mobile ( 14). 5 Dispositif de freinage de sécurité selon l'une quel- conque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens à ressort sont cinstitués par un ressort hélicoïdal. ( 16) entourant la cloche précitée ( 13) et comprimé entre le plateau mobile ( 14) et une butée à billes ( 17), elle- même appliquée contre un couvercle ( 18) qui recouvre le ressort ( 16) et est assemblé au plateau fixe ( 5). 6 Dispositif de freinage de sécurité selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cloche ( 13) solidaire du plateau mobile ( 14) est liée en rotation, avec possibilité de déplacement relatif axial, à un arbre récepteur ( 3), lui-même lié à l'organe de tra- vail rotatif ( 4). 7. Dispositif de freinage de sécurité selon la reven- dication 6, caractérisé en ce que l'arbre récepteur ( 3) présente une lumière ( 10), traversée par un axe ( 11) dont les extrémités sont liées à un manchon ( 12) solidaire de la cloche précitée ( 13). 8. Dispositif de freinage de sécurité selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plateau mobile ( 14) assure lui-même la fonction d'arbre récepteur. 9 Dispositif de freinage de sécurité selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un système de butées ( 19, 20) est prévu pour limiter l'incli- naison des cames ( 7). 10. Dispositif de freinage de sécurité selon l'ensem- ble des revendications 2 et 9, caractérisé en ce que le système de butées précité résulte de l'application de l'un des grands côtés ( 19, 20) de chaque came triangulaire ( 7) contre la paroi interne de la cloche ( 13) solidaire du plateau mobile ( 14).