Brevet FR2536484A1 — publié le 19840525

La présente invention concerne un frein unidirectionnel à grand gain, destiné à être utilisé dans un système d'actionnement d'une commande de vol. Dans les systèmes d'actionnement de commande de vol, il existe typiquement des moteurs de grande inertie ayant des arbres à grande vitesse, qui rendent ces systèmes difficiles à arrêter du fait qu'une course maximale signifie des arrêts difficiles. Le frein décrit ci-dessous en détail est utilisé pour arrêter un système d'actionnement lorsqu'il a atteint sa course admissible maximale. Une étude de l'art antérieur révèle que des mécanismes à disques d'embrayage actionnés par une rampe à billes et des mécanismes de freinage à disques ne sont pas nouveaux. Des exemples typiques de ces mécanismes sont décrits dans les brevets des Etats Unis d'Amérique nO 3 178 811 et 4 016 957. Le brevet des Etats Unis d'Amérique ? 3 178 811 concerne un embrayage actionné par une rampe à billes qui comprend une rondelle élastique du type Belleville 36 disposée entre un dispositif d'actionnement à rampe à billes et des disques d'embrayage 26. Le système à disques et à rampe à billes décrit dans ce brevet n'est évidemment Uas un système de freinage mais illustre une combinaison similaire de composants. On peutreconnaitre, en étudiant l'art antérieur, que si l'élément rotatif entrainé 14 de ce brevet-était retenu au sol, le système à disques actionné par rampe à billes 26 fonctionnerait alors comme un frein.Le brevet nO 3 178 811 cependant, n'offre aucune suggestion visant à incorporer un embrayage . unidirectionnel entre l'un des éléments d'une rampe à bille et un arbre d'entrée comme c'est le cas dans la présente invention. Le premier brevet cité nécessite également un élément 44,46 de libération de l'embrayage positionné et manoeuvré extérieurement, tandis qu'aucun dispositif de libération externe n'est nécessaire selon la présente invention, du fait que celle-ci qui sera décrite ci-après comporte un mécanisme de libération prévu à l'intérieur et qui comprend en combinaison, un embrayage unidirectionnel entre un élément de frein et un arbre d'entrée. Le brevet des Etats-Unis dlAmérique nO 4 016 957 concerne un frein à disques actionné par une came à rampe à billes Ce brevet ressemble au premier brevet cité du fait qu'il suggère un arrangement de frein à disques actionné par une rampe à billes avec un élément de libération externe de frein manipulé par un levier 30. Dans ce brevet, on n'inclut pas une rondelle élastique du type Belleville comme dans le brevet n" 3 lys 811 ainsi que dans l'invention décrite ci-après.Ce dernier brevet présente les mêmes inconvénients de base que le premier brevet cité si on le compare aux améliorations présentes dans l'invention revendiquée du fait que l'auteur du brevet n 4016957 ne fournit pas, contrairement à la présente invention, un élément de libération interne de frein qui comprend en combinaison avec un disque de frein actionné par une rampe à billes, un embrayage unidirectionnel disposé entre l'arbre d'entrée et un élément de frein à disques. La présente invention se distingue de ' plus de l'art antérieur précédemment cité du fait-que le frein à disques à rampe à billes de la présente invention est actionné par un mécanisme qui compte les tours d'un arbre d'entrée et provoque l'actionnement d'un système à rampe à billes lorsqu'un nombre prédéterminé de tours est atteint. D'une façon plus spécifique, la présente invention concerne un système de frein unidirectionnel à grand gain qui comprend en combinaison un arbre monté pour pouvoir tourner à l'intérieur d'un bottier. Cet arbre peut tourner dans l'une ou l'autre direction. Un frein est couplé de manière amovible et sélective au boîtier et à l'arbre. Le frein comprend un premier élément. Un dispositif à mouvement intermittent est accouplé respectivement par l'intermédiaire du premier élément au boîtier et par l'intermédiaire de l'embrayage unidirectionnel à l'arbre. Le frein comprend également un second élément qui est couplé mécaniquement au premier élément de frein et au boîtier.Le dispositif à mouvement intermittent provoque l'actionnement ~ du frein par un mouvement transmis au premier élément de frein après un nombre prédéterminé de tours de rotation de l'arbre dans-une première direction. Le frein est libéré par la rotation de l'arbre dans la direction opposée de telle sorte que le couple transmis par l'embrayage unidirectionnel au premier élément de frein, est supprimé. Un objet primordial de la présente invention est donc de fournir un frein unidirectionnel à grand gain, qui puisse dissiper l'énergie de rotation d'un syst:ne d'actionnement en utilisant un arrangement de frein qui arre- te le système d'actionnement lorsqu'il a atteint sa course maximale admissible.. Un autre but de la présente invention est de fournir un système d'actionnement de commande de vol qui comprend un frein qui reçoit de l'énergie au moyen d'un mécanisme interne de déclenchement sous la forme d'un dispositif à mouvement intermittent qui est actionné après un nombre prédéterminé de tours de rotation d'un arbre traversant du système d'actionnement. Un autre but encore de la présente invention, est de fournir une butée de frein destinée à être utilisée dans un système d'actionnement de vol et qui peut être mise hors contact simplement en faisant tourner l'arbre d'actionnement dans la direction opposée. Un autre but encore de la présente invention, est de fournir une butée de frein à grand gain à utiliser dans un dispositif d'actionnement de vol, où le desserrage du frein est produit par l'utilisation par l'utilisation d'un embrayage anidirectionnel qui maintient un couple dans une direction seulement, ce qui permet le -esserra:e du frein en faisant simplement tourner l'arbre du dispositif d'actionnement dans la direction opposée. Pour atteindre les buts poursuivis selon la présente invention, on envisage avec un système de frein unidirectionnel à grand gain, la combinaison d'un arbre monté à l'intérieur d'un boltier de manière à pouvoir tourner dans une direction et ensuite dans une direction opposée. Un frein du type à rampe à billes ayant un premier élément est prévu . Un dispositif à mouvement intermittent est accouplé respectivement par l'tntermédiaire du premier élément au bottier et par l'intermédiaire d'un embrayage unidirectionnel à l'arbre. Le frein comprend également un second élément couplé mécaniquement au premier élément de frein et au bottier. Le premier et le second éléments de frein sont des disques à rampe à billes , au moins une bille étant disposée entre les disques à rampe à billes et étant en contact avec chacun de ceux-ci. Le premier élément de frein est relié mécaniquement à un arbre tubulaire qui est monté concentriquement sur l'arbre à freiner. L'embrayage unidirectionnel est placé entre arbre tubulaire et l'arbre à freiner.Le second élément de frein est couplé de ma nière coulissante à un système à disques de freinage, une partie du système à disques de freinage étant fixée au bot- tier contre toute rotation. Des rondelles élastiques du type Belleville sont placées entre le second élément de frein et le système à disques de frein. Le dispositif à mouvement intermittent provoque l'actionnement du frein par un mouvement transmis au premier élément de frein après un certain nombre prédéterminé de tours de rotation de l'arbre dans une première direction. Le frein est libéré par a rotation de l'arbre dans une direction opposée de telle sorte qu'un couple transmis par l'intermédiaire de l'embrayage unidirectionnel au premier élément de frein est supprimé et que le dispositif d'actionnement du frein à rampe à billes est libéré. Le frein et le dispositif à mouvement intermittent sont renfermés entièrement à l'intérieur du bottier, ce qui permet de fournir un frein unidirectionnel actionné de l'intérieur et arrêté par des mécanismes qui sont complbte- ment renfermés à l'intérieur d'un bottier qui entoure le frein. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention résulteront de la description détaillée qui va suivre, d'une forme. de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins sur lesquels la figure 1 est une vue longitudinale d'un système de frein unidirectionnel selon la présente invention et la figure 2 est une vue partielle schématique du dispositif à mouvement intermittent de la présente invention, et qui coopère avec le système de frein de la figure 1. La figure 1 illustre la forme de réalisation préférée de la butée de frein à gain élevé unidirectionnel selon la présente invention. La description suivante commence par les composants qu'on trouve à l'extrémité de droite de la figure 1. On progresse ensuite graduellement vers la partie de gauche de la figure 1. On voit donc un arbre 11 qui est l'arbre d'entrée du dispositif. L'arbre 11 a une partie terminale rainurée 12 et il traverse entièrement le frein unidirectionnel comme on peut le voir à la partie de gauche de la figure 1, émergeant du bottier 16 où l'on voit une rainure interne 13 sur l'arbre 11. L'arbre interne 13 doit être fixé à un dispositif à actionner. L'arbre 11 est représenté comme étant creux pour réduire son poids. L'arbre'?Z est muni à son extrémité de droite de deux joints 17, 18 qui sont maintenus en place par une bague de retenue 20. L'arbre 11 est supporté dans le bottier 16 par un palier 14. Un autre palier semblable au palier 14 est situé à l'intérieur du bottier à l'extrémité de gauche du frein unidirectionnel ; il n'est pas montré aux figures. Il est à noter qu'on voit à l'extrémité de gauche de l'arbre 1-fi; un engrenage 15 qui est en contact avec un pignon non représenté, mais décrit plus complètement ci-après en référence à la figure 2.Un arbre cylindrique 26 montré comme étant monté concentriquement par rapport à l'arbre 11 a une section terminale cylindrique 27 d'un diamètre plus grand. Un embrayage unidirectionnel 28 est disposé entre la section terminale cylindrique 27 à diamètre plus grand et l'arbre 11 comme le montre la figure 1. L'embrayage unidirectionnel 28 est d'un type classique. Deux paliers au carbone 29 et 30 sont également mon trés sur la figure entre la section terminale cylindrique 27 et l'arbre 11. A droite du palier au carbone 30, on trouve une entretoise 31 qui est montrée comme étant disposée entre une piste interne du palier 14 et l'arbre Il. L'embrayage unidirectionnel 28 et les deux paliers au carbone 29 et 31 sont maintenus en place par une bague de retenue 32. Celle-ci est fixée comme illustré à la section terminale cylindrique 27.Le numéro de référence 25 et la flèche associée indiquent le mécanisme de freinage selon la présente invention. Le mécanisme de freinage 25 comprend les composants suivants, placés comme le montre la figure t. Un mécanisme de freinage du type à rampe à billeS comprend un premier élément de freinage 45 qui a des dents de pignon 46 disposées sur sa périphérie externe. Les dents de pignon 46 coopèrent avec une roue à denture droite 48 comme le montre la figure. Le premier élément de freinage 45 qui a la forme d'un disque est supporté sur un palier à manchon 51, lequel est situé entre le premier élément de freinage 45 et l'arbre cylindrique 26. A- gauche du premier élément de freinage 45 se trouve une plaque de retenue 53 qui est maintenue en place par un écrou 54 vissé sur l'extrémité de l'arbre cylindrique 26.L'écrou 54 est maintenu en place par une rondelle de verrouillage 55 comme le montre la figure. Un palier de butée 52 est placé entre la plaque de retenue 53 et le premier élément de freinage 45. Le bottier 16 peut être construit en aluminium et il comporte un manchon en acier 37 qui a des surfaces externes rainurées, non représentées, qui contactent la surface interne du boîtier 16. Le manchon en acier 37 a également une surface interne rainurée 38 à laquelle est accouplé de fa çon coopérative, un second élémentode freinage 47 qui est libre de coulisser axialement, mais ne peut tourner à cause de la liaison à rainure avec le manchon 37. Entre le premier élément de freinage 45 et le second élément de freinage 47, on trouve des billes 43, 44 qui coopèrent avec les éléments de freinage.Le premier et le second élémentsde freinage 45, 47 sont des plaques de disques typiques du type à rampe à billes qui provoquent la sépara tion du premier et du second éléments de freinage 45, 47 lors de la rotation relative du premier élément de freina- ge 45 par rapport au second élément de freinage fixe 47. A la droite du second élément de freinage 47, se trouvent deux rondelles élastiques du type Belleville 39 et 40 qui sont respectivement en contact avec le second élément de freinage 47 et les disques de freinage 33, 34 et 35. Le disque de freinage 35 est montré comme étant couplé mécaniquement à la rainure 38 du manchon 37 tandis que les disques de freinage 33 et 34 sont montrés comme étant mécaniquement couplés à une rainure 36. Cette rainure 36 est située sur la surface externe de l'arbre cylindrique 26.Le fonctionnement du mécanisme de frein 25 est classique dans ce sens que le mouvement du second élément de freinage 47 vers la droite provoque la compression des ressorts Belleville 39 et 40,ce qui à son tour, provoque la coopération par friction de l'arrangement des disques de frein 33, 34 et 35 de telle manière que le mouvement rotatif des disques de frein 33 et 34 provoque une réaction dans le bottier 16 par l'intermédiaire du disque de frein 35. La partie de gauche du boîtier 16 contient un dispositif à mouvement intermittent 60 dont les détails de réalisation sont montrés à la figure 2.. Il est à noter que le dispositif à mouvement intermittent 60 et les détails de sa structure peuvent donner lieu à un certain nombre de formes dont~l'une est il lustrée à la figure 2. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente schématiquement le dispositif à mouvement intermittent 60. A l'extrémité de droite de la figure 2, on montre schématiquement le premier élément de frein 45 placé concentriquement par rapport à l'arbre 11, lequel se termine comme illustré, à la partie: de gauche des figures 1 et 2, par un pignon 15. Le premier élément de freinage 45 comporte des dents de pignon externes 46 qui engrènent sur la roue à denture droite 48. Le dispositif à mouvement intermittent 60 de la figure 2 est le même que celui qui peut être trouvé dans un odomètre classique d'automobile. Le dispositif a mouvement intermittent 60 illustré à la figure 2 est celui qui est appelé un dispositif à deux étages et comprend un mécanisme 61 classique à croix de Malte. Ce type de système est souvent appelé dispositif à mouvement perdu. Le fonctionnement du dispositif de la figure 2 est très simple ; on peut le comprendre facilement en étudiant les directions des flèches inscrites sur chacun des composants du dispositif à mouvement intermittent 60.Il suffit de dire aux spécialistes étudiant la figure 2 qu'après un nombre prédéterminé de tours de rotation de l'arbre 11, le premier élément de freinage 45 recevra un mouvement rotatif ou d'actionnement par l'intermédiaire du pignon à denture droite 48 et des dents de pignon 46 sur la périphérie externe du premier élément de freinage 45. Ce mouvement rotatif intermittent dont on vient de parler réalisé par le premier élément de freinage 45 fera en sorte que celui-ci, avec son disque à rampe à billes coopère avec les billes 43, 44 pour provoquer le mouvement du second élément de freinage 47 vers la droite ainsi que l'actionnement du frein. Ce frein est un frein à grand gain, car on voit facilement que lorsqu'il y a un très faible couple appliqué à une rampe à billes à angle très obtus, des forces axiales très grandes sont produites sur les disques de freinage 33, 34 et 35. Ceci provoque un couple de freinage important. Une autre caractéristique du système à élément de freinage décrit ci-dessus est que, lorsque Ic frein 25 se met en marche, il y a une relation linéaire entre l'arbre 11 et sa rotation et le couple de freinage. Plus l'arbre 11 est tourné, plus élevé sera le couple de freinage. Les rondelles Belleville 39 et 40 permettent au frein 25 d'être appliqué graduellement et non instantanément, ce qui élimine les charges importantes de chocs. L'embrayage à une direction 28 coopère avec le manchon 27 et l'arbre 11 de telle manière que le frein 25 puisse être dégagé simplement en tournant l'arbre 11 dans la direction opposée avec une charge minimale. Bien que la présente invention ait été illustrée et décrite sous la forme de réalisation particulière illustrée, il apparaîtra aux spécialistes de cette technique que diverses modifications peuvent être introduites sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Frein unidirectionnel à grand gain,caractérisé en ce qu'il comprend un arbre (11) monté à l'intérieur d'un bottier (16) pour tourner dans une direction et ensuite dans une direction opposée, un moyen formant frein couplé amoviblement et sélectivement au boîtier (16) et à arbre (11), le moyen formant frein comprenant un premier élément (45), un dispositif à mouvement intermittent (60) couplé respectivement par l'intermédiaire du premier élé- ment (45 > au bottier (16) et par l'intermédiaire d'un embrayage unidirectionnel (28) à l'arbre (11), le moyen formant frein comportant un second élément (47) couplé mécaniquement au premier élément de frein (45) et au bottier (16), le dispositif à mouvement intermittent (60) provoquant l'actionnement du frein par un mouvement transmis au premier élément de frein (45) après un nombre prédéterminé de tours de rotation de l'arbre (11 > dans une direction et la libération du frein par la rotation de l'arbre (11) dans une direction opposée, ce qui supprime le couple transmis par l'intermédiaire de l'embrayage unidirectionnel (28) au premier élément de frein (45). 2. Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type à rampe à billes et en ce que le premier et le second éléments de frein (45, 47) sont des disques à rampe à billes , au moins une bille étant disposée entre les disques à rampe à billeS et étant en contact avec chacun de ceux-ci. 3. Frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément de frein (45) est monté de façon rotative sur un arbre tubulaire (27), lequel est monté concentriquement sur l'arbre (11) à freiner. 4. Frein selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embrayage unidirectionnel (28) est placé entre l'arbre tubulaire (27) et l'arbre (11) à freiner. 5. Frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second élément de frein (47) est couplé de manière coulissante à un système à disques de freinage, une partie de ce système étant fixée au bottier (16) contre toute rotation. 6. Frein selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif d'absorption d'énergie est disposé entre le second élément de frein (47) et le système à disque de freinage. 7. Frein selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption d'énergie est du type élastique. 8. Frein selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption d'énergie est un système à rondelles élastiques du type Belleville (39, 40). 9. Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à mouvement intermittent (60) couplé à l'arbre (11) est un dispositif comptant les tours de rotation de l'arbre (11) qui fournit un élément de sortie au premier élément de freinage (45) seulement lorsque l'arbre (11) a tourné d'un nombre prédéterminé de tours. 10. Frein selonla revendication- 9, caracterisé en ce qu'il comprend un dispositif à mouvement perdu (61) entre l'arbre (11) et le dispositif à mouvement intermittent (60). 11. Frein selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est logé avec le dispositif à mouvement intermittent (60) dans le bottier (16). 12. Frein unidirectionnel à grand gain, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre (11) monté à l'intérieur d'un bottier (16) pour pouvoir tourner dans une direction et ensuite dans la direction opposée, un moyen formant frein, couplé amoviblement et sélectivement au bottier (16) et à l'arbre (11), le moyen formant frein comprenant un premier élément de freinage (45) actionné de façon intermittente de manière à coupler le premier élément au boîtier (16) et par l'intermédiaire d'un embrayage unidirectionnel(28) à l'arbre (11), le moyen formant frein comportant un second élément de frein (47) couplé mécaniquement au premier élément de frein (45) et au boîtier (16), l'actionnement intermittent provoquant l'actionnement du frein par un mouvement transmis au premier élément de frein (45) après un nombre prédéterminé de tours de rotation de l'arbre (11) dans une direction et le relâchement du frein par la rotation de l'arbre (11) dans une direction opposée de telle sorte qu'un couple transmis par l'intermédiaire de l'embrayage unidirectionnel (28) au premier élément de frein (45) soit supprimé. 13. Frein selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est du type à rampe à bille et en ce que le premier et le second éléments de frein (45, 47) sont des disques à rampe à billes , au moins une bille étant disposée entre les disques à rampe à billeS et étant en contact avec chacun de ceux-ci. 14. Frein selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier élément (45) est relié mécaniquement à un arbre tubulaire (27) monté concentriquement sur l'arbre (11) à freiner. 15. Frein selon la revendication 14; caractérisé en ce que l'embrayage unidirectionnel (28) est placé entre l'arbre tubulaire (27) et l'arbre (t1) à freiner. 16. Frein selon la revendication 15, caractérisé en ce que le second éiément-de freinage (47) est fixé mécaniquement pour réaliser un mouvement rotatif et est couplé de façon coulissante à un système à disques de- freinage, une partie du système à disques de freinage étant fixée contre toute rotation au bottier (16). 17. Frein selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'un dispositif d'absorption d'énergie (39, 40) est placé entre le second élément de frein (47) et le système à disques de freinage. 18. Frein selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption d'énergie est du type élastique. 19. Frein selon la revendication 18, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption d'énergie est un système avec des rondelles élastiques du type Belleville (39, 40).