Brevet FR2578608A1 — publié le 19860912

FREIN A FRICTION ELECTROMECANEQUE DESTINE A METTRE UMH ELEMENT ROTATIF EH RMRCHE ET A L.ARRET DANS DES POSITIEOS PREDETERPIEES La présente invention se rapporte à un frein à friction électromécanique particulièrement destiné à mettre un élément rotatif en marche et à l'arrêt dans des positions prédéterminées. Ainsi qu'il est bien connu, différents secteurs techniques font usage de freins à friction électroma- E OSnétiques qui sont capables, non seulement de mettre un élément mobile en marche et à l'arrêt, typiquement, un élément rotatif, avec une bonne fiabilité mais également de garantir une position d'arrêt final donnée. A ce propos, on connait et utilise largement des freins à friction positionneurs électromécaniques pour machines à coudre, lesquels freins à o friction garantissent non seulement l'arrêt immédiat des machines à coudre mais également une position d'arrêt finale dans laquelle l'aiguille se trouve au point mort haut ou au point mort bas. L'exemple des freins à friction pour machines à coudre présente une importance considérable parce que ce sont précisément ces machines qui ont besoin de freins capables de résister à des conditions de 2 2578608 fonctionnement difficiles tout en garantissant un haut degré de précision en ce qui concerne l'arrêt. En fait, ces freins ont à agir sur des éléments rotatifs qui sont habituellement capables d'atteindre des vitesses de l'ordre de 10.000 tours à la minute et, pendant une opération de couture, les phases d'arrêt et de remise en marche se répètent continuellement. En pratique, le frein doit agir continuellement sans présenter aucun signe de défaillance. En outre, dans le cas de ces machines, ledit frein doit être de dimensions sensiblement réduites et, en particulier, il doit garantir un haut degré de précision lorsqu'il arrête l'aiguille, sinon, on se heurterait à de graves difficultés au moment de la reprise de la couture. Ceci résulte du fait que la position de l'aiguille est liée précisément, par exemple, à la position d'un preneur de boucle, et que la coupure du fil à pour effet que le fil se dégage facilement de l'aiguille et du preneur de boucle si ces derniers ne sont pas dans la bonne position. En particulier, les freins à friction positionneurs pour machines à coudre qui sont actuellement connus sont construits selon diverses solutions techniques. Néanmoins, ils ont certains composants en commun: - un volant solidaire d'un arbre moteur - un disque d'embrayage-freinage ou disque que l'on appellera le disque d'accouplement, solidaire d'un arbre entrainé et qui peut être sélectivement accouplé, sur ordre, audit volant ou à des moyens d'arrêt. Une autre particularité commune consiste dans la présence de moyens de commande et d'actionnement qui sont capables de déterminer la position angulaire de l'arbre entraîné et sont capables de provoquer au moins ledit accouplement sélectif dudit disque d'accouplement. Ces moyens de 3 2578608 commande et d'actionnement comprennent en particulier des commutateurs rotatifs qui détectent la position exacte de l'arbre entrainé et des éléments, y compris les éléments manuels, qui agissent sur le disque d'accouplement. Si le disque d'accouplement est un disque de friction normal, rigide, les moyens de commande et d'actionnement déplacent ledit disque d'accouplement entre ledit volant et lesdits moyens d'arrêt. Si le disque d'accouplement est un disque élastique, sensible à l'attraction magnétique, les moyens de commande et d'actionnement déforment ce disque élastique de manière à le rapprocher, soit du volant, soit des moyens d'arrêt. Dans d'autres cas, les moyens de commande et d'actionnement agissent à la façon d'un frein pulsé ou, autrement, ils agissent au moyen d'une attraction magnétique sur un disque d'accouplement essentiellement formé de particules magnétiques. En tout cas, l'action de freinage est telle qu'elle ramène le nombre de tours du disque d'accouplement à environ 250-300 tours à la minute et, ensuite, l'arrête immédiatement lorsqu'on atteint une position prédéter- minée. Avec ce processus,une machine à coudre n'effectue pas plus de 3 à points entre l'ordre d'arrêt et l'arrêt immédiat final, qui se produit de telle manière que l'aiguille soit située au point mort haut ou au point mort bas, avec une très petite marge d'erreur. Les moyens d'arrêt précités peuvent être de différents types, par exemple, de simples parties d'un boîtier fixe qui entoure le frein, contre lesquelles ledit disque d'accouplement vient s'appliquer ou encore une unité moteur électrique auxiliaire qui commande à la fois la position angulaire et la position axiale du disque d'accouplement et qui est agencé pour tourner par pas. 4 2578608 Dans chaque cas, tous les freins à friction positionneurs électroméca- niques actuellement connus, dans le secteur particulièrement important des machines à coudre, sont équipés d'éléments de friction spéciaux qui sont incorporés dans les moyens mentionnés plus haut et sont capables de garantir un effet de freinage efficace et un degré d'usure qui reste au moins contenu dans les limites d'acceptabilité résultant directement de l'utilisation intensive de ces machines et de la nécessité de les arrêter aussi peu que possible pour l'entretien et les révisions. Ces éléments de friction sont tout à fait spéciaux puisqu'ils doivent être montés dans des éléments qui tournent à des vitesses très élevées et que, en conséquence, ils doivent également être d'un poids très réduit. Pour satisfaire ces exigences, difficiles et contradictoires, de grande durabilité, de légèreté maximale et de coefficient de frottement approprié, on utilise actuellement universellement des éléments de friction faits à partir d'un mélange de produits naturels et synthétiques qui ont été convenablement mélangés et traités. En particulier, on utilisse jusqu'à présent des éléments de friction en liège, en raison de la légèreté et du faible coût de cette matière et, en particulier, en raison du fait que cette matière peut être imprégnée à coeur d'huile de la viscosité appropriée. Cette huile protège le liège, ou une matière analogue, du contact direct et, grâce à sa viscosité, elle est capable de donner un coefficient de frottement adéquat. Il a été démontré que, aussi longtemps que le liège ou une matière analogue reste imprégné d'huile, le frein posséde des caractéristiques satisfaisantes mais que, dès que l'huile est épuisée et que l'action de 2578608 freinage s'effectue sous l'effet d'un contact direct avec le liège, cette matière s'use au point de réduire l'efficacité du freinage. I1 n'a pas été possible de surmonter ce grave inconvénient en réalisant les éléments de friction avec une plus grande dimension, parce que le liège est )5 incapable de résister aux torsions et aux flexions: il doit nécessai- rement être disposé en couches très minces. De ce fait, la quantité d'huile emmagasinée dans le liège est également relativement limitée. En pratique, il existe actuellement des freins à friction positionneurs électromagnétiqtns présentant différentes structures mais tous ces freins sont principalement basés, du moins dans la technique récente, sur l'utilisation d'éléments de friction faits de liège ou d'un mélange analogue imprégné d'huile. En conséquence, les freins qui existent actuellement sont légers et satisfaisants à de nombreux égards et même durables mais ils ne sont pas d'une nature telle que les freins eux-mêmes ne constituent pas un élément critique dans les machines à coudre industrielles, en ce qui concerne leur maintenance. Compte tenu de ces conditions, le problème technique qui est à la -base de la présente invention consiste à réaliser un frein à friction électromécanique, en particulier du type précité, qui soit capable de surmonter les inconvénients de l'état de la technique, tout en garantissant un fonctionnement parfait et une usure minimum dans le temps. Dans le domaine de ce problème technique, un important but de la présente invention est de réaliser un frein à friction positioonneur électromagné- tique qui possède une structure simple et très pratique et qui puisse être fabriqué à un prix de revient réduit et en grande série par 6 2578608 l'industrie de ce secteur. Le problème technique précité est sensiblement résolu, et le but spécifié sensiblement atteint, par un frein à friction électromécanique du type comprenant: - au moins un volant solidaire d'un arbre moteur, - au moins un disque d'accouplement qui est solidaire d'un arbre entraîné et peut être sélectivement accouplé, sur ordre, audit volant ou à des moyens d'arrêt, o10 - des moyens de commande et d'actionnement qui sont capables de déterminer la position angulaire dudit arbre entrainé et sont capables de provoquer au moins ledit accouplement sélectif dudit disque d'accouple- ment - et une pluralité d'éléments de friction qui peuvent être mutuellement accouplés par mise en contact effectif avec interposition d'huile d'une viscosité appropriée, et qui opèrent entre ledit volant, ledit disque d'accouplement et lesdits moyens d'arrêt, et dans lequel lesdits éléments de friction dudit frein à friction électromécanique sont faits, au moins partiellement, d'une matière métallique frittée, imprégnée d'huile, qui forment un réservoir capable de restituer ladite huile par capillarité. D'autres particularités, avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description de la forme préférée, bien que non exclusive, de réalisation de l'invention, qui est illustrée à titre d'exemple non limitatif, sur la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique montre en coupe partielle et avec arrachements l'ensemble 7 2 S578608 d'un frein à friction positionneur électromécanique selon l'invention. Sur le dessin, le frein à friction selon l'invention est désigné dans son ensemble par le numéro de référence 1. Il comprend extérieurement un boîtier 2 à travers lequel passent, d'un côté, un arbre moteur 3 et, sur le côté opposé, un arbre entraîné 4 portant une poulie 5. Les arbres 3 et 4 sont montés dans des paliers appropriés 6. L'arbre entraîné 3 est d'une seule pièce avec un volant 7, tandis que l'arbre entraîné 4 est solidaire d'un disque d'accouplement 8 qui fait face au volant 7 et est disposé parallèllement à celui-ci. Le disque d'accouplement 8 peut être accouplé d'un côté au volant 7 et, sur le côté opposé, à des moyens d'arrêt 9 solidaires du boîtier 2. Pour commander l'accouplement du disque d'accouplement 8, il est prévu des moyens de commande et d'actionnement qui sont capables de déterminer la position angulaire de l'arbre entraîné 4 et sont partiellement connus en soi et non représentés. D'un autre côté, une partie originale et représentée desdits moyens de commande et d'actionnement est composée de deux ou plus de deux bobines électromagnétiques 10 qui sont fixées au boîtier 2 et agissent sur le disque d'accouplement 8 pour commander ce dernier. Les bobines 10 sont agencées de part et d'autre du disque d'accouplement 8 et ne sont pas alignées l'une sur l'autre, de façon à éviter les interactions. Dans la solution technique représentée, les bobines 10 agissent avantageusement sur des plaques 11 qui forment les grandes faces opposées du disque d'accouplement 8. Les plaques 11 sont bloquées en rotation sur le disque d'accouplement 8 mais elles peuvent s'en écarter d'une petite distance suffisante pour permettre de réaliser l'accouple- ment du disque soit avec le volant 7 soit avec le boîtier 2. Pour obtenir cet accouplement avec le disque d'accouplement 8, il est possible de prévoir, par exemple, des vis qui verrouillent avec jeu les plaques 11, ou des dents coulissantes qui engrènent avec le disque d'accouplement 8. I1 est également prévu des éléments de friction qui peuvent être accouplés mutuellement par contact effectif et qui interviennent entre le volant 7, le disque d'accouplement 8, dans la région de sa plaque 11 et les moyens d'arrêt 9 définis par ledit boîtier 2. Dans l'exemple représenté, ces éléments de friction sont subdivisés en éléments de 1o contact 12 accouplés aux plaques 11 sur les faces opposées du disque d'accouplement 8, et en contre-éléments 13 qui sont en regard des éléments de contact 12, et sont respectivement accouplés au volant 7, et, en variante, au boitier 2. Dans l'exemple représenté, tous les éléments de friction 12 et 13 présentent une forme annulaire. Les éléments de contact 12 sont avantageusement faits d'un mélange de produits naturels et synthétiques qui ont été convenablement mélangés et imprégnés d'huile, en particulier, de liège. D'un autre côté, les contreéléments 13 sont avantageusement faits d'une matière métallique frittée, imprégnée d'huile. Ladite matière métallique frittée imprégnée d'huile forme des contre-éléments 13 d'un volume relativement grand, considérablement supérieur à celui des éléments de contact 12 en liège. En outre, le volume du contre-élément 13 qui est solidaire du volant 7 est identique au volume du contre-élément 13 qui est solidaire du boîtier 2. Etant donné que ce dernier possède un développement supérieur à celui du premier, il présente une plus petite section, ainsi qu'on peut le voir sur le dessin. 9 2578608 Naturellement, les dimensions représentées ne sont pas limitatives de la présente invention. Le fonctionnement du frein positionneur électromécanique selon l'inven- tion, dont la structure a été décrite plus haut est le suivant. Initialement, l'arbre moteur 3 tourne à une grande vitesse, conjoin- tementavec le volant 7 et avec le disque d'accouplement 8, de même que l'arbre entrainé 4 qui lui est associé. En fait, sous l'effet de l'action des bobines 10 adjacentes au volant 7, la plaque 11 qui regarde le volant 7 présente ses éléments de contact 12 en prise avec les contre-éléments 13 correspondants. Dans les conditions normales de fonctionnement, il ne se produit pas de glissement entre lesdits éléments de friction 12 et 13. Il est à remarquer que la plaque ll en question, bien qu'elle présente ses propres éléments de contactl2 en prise avec les contre-éléments 13 correspondants, est légèrement espacée des bobines 10 qui sont adjacentes au volant 7. Lorsque l'ordre est donné d'arrêter l'arbre entraîné 4, l'effet d'attraction exercé par les bobines 10 adjacentes au volant 7 cesse et les bobines 10 disposées en face, sur le boîtier 2, entrent en action. Ces dernières attirent la plaqque 11 correspondante au disque d'accouplement 8, cette plaque appliquant alors ses propres éléments de contact 12 contre les contre-éléments 13 correspondants. La différence de vitesse angulaire entre lesdits éléments est très élevée mais le liège, ou autre matière analogue, qui forme les éléments de contact 12 ne "brûle" pas, ceci grâce à la présence de l'huile qui, pas sa viscosité, déterminela valeur du coefficient de frottement. Le disque d'accouplement 8 est ralenti par une action continue ou encore, si cela se révèle approprié, par une série d'implusions, jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse angulaire de sensiblement 250 à 300 tours à la minute. A ce stade, les moyens de commande et d'actionnement agissent sur les bobines 10 de façon à permettre au disque d'accouplement 8 de tourner librement jusqu'à ce qu'il atteigne la position angulaire prédéterminée. Les bobines 10 interviennent alors à nouveau pour arrêter immédiatement le disque d'accouplement 8, en le rendant pratiquement solidaire du boitier 2. Cette action de freinage peut être répétée un très grand nombre de fois sans risque de brûler les éléments de friction principaux faits de liège ou d'une matière analogue. En fait, même lorsque ces éléments ont épuisé l'huile qu'ils contiennent intérieurement, les contre- éléments 13 faits d'une matière métallique frittée sont capables de fournir pendant très longtemps, par capillarité, l'huile qui s'est accumulée à l'intérieur de ces éléments. En pratique, la matière métallique frittée forme de réels réservoirs d'huile, et l'huile est continuellement attirée à la surface par la chaleur résultant du frottement et par l'effet de succion produit par ce même frottement. De nombreux essais pratiqués ont montré que l'invention atteint les buts visés. En particulier, le nouveau frein électromécanique s'est révélé être extrêmement fiable et les éléments de friction faits d'une matière métallique frittée imprégnée d'huile se sont avérés constituer un réservoir d'huile pratiquement inépuisable, comparativement à la durée de vie du frein, et capables de fonctionner même lorsqu'il n'y a absolument pas d'huile dans les éléments de contact faits de liège ou d'une matière analogue. Il convient de souligner la nature simple et il pratique du frein ainsi réalisé ainsi que le fait que, dans la position de repos, ce frein laisse le disque d'accouplement libre et fou, ce qui permet d'effectuer les réglages manuels. Le frein à friction peut facilement être appliqué à différents dispo- sitifs, en particulier aux machines à coudre. L'invention telle qu'elle est conçue, peut subir de nombreuses modifi- cations et variantes sans pour cela sortir du principe de l'idée inventive. Par exemple, la fonction de réservoir d'huile peut également être assurée par d'autres matières poreuses et la porosité de ces matières peut éventuellement être remplacée par de petits canaux, conduits ou labyrinthes appropriés. En outre, tous les éléments carac- téristiques peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents. Les matériaux utilisés, les formes et dimensions, peuvent être de n'importe quelle nature et de n'importe quelle grandeur, selon les besoins. 12 2578608 REVENDICATIONS 1-Frein à friction électromécanique particulièrement destiné à actionner et à arrêter un élément rotatif dans des positions prédéter- minées, du type qui comprend au moins un volant (7) solidaire d'un arbre moteur (3) et au moins un disque d'accouplement (8) solidaire d'un arbre entrainé (4) et qui peut sélectivement s'accoupler, sur ordre, soit audit volant (7), soit à des moyens d'arrêt (2), des moyens de commande et d'actionnement qui sont capables de déterminer la position angulaire dudit arbre entraîné (4) et capables de provoquer au moins ledit accouplement sélectif dudit disque d'accouplement, et une pluralité d'éléments de friction (12, 13) qui peuvent être sélectivement accouplés par mise en contact effectif avec interposition d'huile de viscosité appropriée et qui travaille entre ledit volant (7), ledit disque d'accouplement (8) et lesdits moyens d'arrêt (2), caractérisé en ce que lesdits éléments de friction (12, 13) dudit frein à friction électroméca- nique sont faits au moins en partie d'une matière métallique frittée imprégnée d'huile, ladite matière métallique frittée imprégnée d'huile formant un réservoir poreux capable de restituer ladite huile par capillarité. 13 2578608 2 - Frein à friction électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments de friction sont subdivisés en éléments de contact (12) faits d'un mélange de produits naturels et synthétiques qui ont été convenablement mélangés et traités, et sont imprégnés d'huile et en contre-éléments (13) faits d'une matière métallique frittée poreuse, imprégnée d'huile. 3 - Frein à friction électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments de contact (12) sont essentiel- lement faits de liège. 4 - Frein à friction électromécanique selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits éléments de contact (12) sont montés sur ledit disque d'accouplement (8), sur les faces opposées de ce dernier. 5 - Frein à friction électromécanique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits contre-éléments (13) présentent sensiblement la configuration d'anneaux et sont montés l'un sur ledit volant (7) et l'autre sur lesdits moyens d'arrêt (2). 6 - Frein à friction électromécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt (2) sont sensiblement définis par le boîtier fixe (2) qui entoure le frein proprement dit. MI 7 - Frein à friction électromécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande et d'actionnement comprennent des bobines électromagnétiques (10) qui sont fixées au boitier fixe (2) entourant le frein proprement dit et qui agissent sur les faces opposées dudit disque d'accouplement (8). 1o 8 - Frein à friction électromécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les grandes faces oppsêes dudit disque d'accouplement (8) sont définies par des plaques (11) qui sont solidaires en rotation du disque (8) proprement dit et qui peuvent être écartées l'une de l'autre, en se rapprochant dudit volant (7) et dudit boîtier (2). 9 - Frein à friction électromêcanique selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 8, caractérisé en ce que, lorsqu'il se trouve dans la position de repos, ledit disque d'accouplement (8) est monté avec jeu et librement rotatif entre ledit volant (7) et ledit boîtier (2).