FR2890883A1

FR2890883A1 - Locking system with inherent irreversibility e.g. for disc brake has roller grooves with sections lying in plane perpendicular to axis of screw

Info

Publication number: FR2890883A1
Application number: FR0509676A
Authority: FR
Inventors: Jean Marc Loriot; Christian Salesse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: FR2890883B1

Abstract

The locking system, comprising a motor (14) and driven screw, has a bush (2) with machined grooves (16) for rollers (12), and differs in that in at least one operating phase the groove surfaces that make contact with the rollers lie in a plane perpendicular to the axis of the screw. In that phase the system is inherently irreversible, with no effort applied to component (22) until the rollers are moved outside the groove section (10).

Description

SYSTEME DE SERRAGE A IRREVERSIBILITE INTRINSEQUEINTRINSIC IRREVERSIBILITY CLAMPING SYSTEM

L'invention consiste en une utilisation particulière du système de serrage défini dans le document PCT/FR02/00444 du 5 février 2002, et du système de rattrapage d'usure du document PCT/FR05/00306 du février 2005. Il s'agit plus précisément de la phase d'utilisation pendant laquelle la vitesse linéaire de l'écrou diminue jusqu'à devenir éventuellement nulle (ligne 22-23, page 10 du document PCT/FR02/00444). The invention consists of a particular use of the clamping system defined in document PCT / FR02 / 00444 of February 5, 2002, and of the wear compensating system of document PCT / FR05 / 00306 of February 2005. It is more precisely the use phase during which the linear speed of the nut decreases to possibly zero (line 22-23, page 10 of document PCT / FR02 / 00444).

On connaît des systèmes de serrage irréversibles qui assurent déjà ce type de fonction, toutefois ces systèmes utilisent le plus souvent des techniques d'arc-boutement ou de frottement dont la mise en place, ou la libération, nécessitent des niveaux d'efforts importants. Par ailleurs, cette fonction nécessite souvent la mise en place d'une cinématique supplémentaire à celle de l'actionneur principal. C'est un des buts de l'invention de fournir un système qui permet une irréversibilité intrinsèque totale n'entraînant aucun point dur et pour laquelle la mise en oeuvre et la sortie de la dite phase d'irréversibilité se font sans discontinuité brutale de la valeur de l'effort fourni par l'actionneur. There are known irreversible clamping systems which already provide this type of function, however these systems most often use techniques of buttressing or friction whose implementation, or release, require significant levels of effort. Moreover, this function often requires the introduction of a kinematic additional to that of the main actuator. It is one of the aims of the invention to provide a system which allows a total intrinsic irreversibility entailing no hard point and for which the implementation and the exit of the said irreversibility phase take place without abrupt discontinuity of the value of the force provided by the actuator.

C'est aussi un but de l'inversion de permettre la mise en place de 20 l'irréversibilité sans ajout de mécanisme supplémentaire. It is also a goal of the inversion to allow the introduction of irreversibility without adding additional mechanism.

C'est encore un but de l'invention de permettre une position d'irréversibilité parfaitement répétitive et verrouillée. It is another object of the invention to allow a perfectly repetitive and locked position of irreversibility.

Enfin, c'est un autre but de l'invention de permettre, pendant la phase d'irréversibilité, un déplacement de l'actionneur qui n'a aucune incidence sur la stabilité et la position de la pièce dont on contrôle le déplacement. Finally, it is another object of the invention to allow, during the irreversibility phase, a displacement of the actuator which has no impact on the stability and the position of the part whose displacement is controlled.

A - 2 -A - 2 -

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexes sur lesquels: -- la figure 1 représente un actionneur électrique de frein à disque -- et la figure 2 un système de serrage pour préhenseur de robot Dans la figure 1, on reconnaît le système cinématique défini dans le document PCT/FR02/00444 à savoir la douille 2 dans laquelle sont usinées deux gorges 16 coopérant chacune avec un galet 12. Ces galets, libres en rotation sur leur axe, tournent avec leur support librement autour de l'axe de la vis 20. La pièce 22, bloquée en rotation, est solidaire en translation avec les galets 12 et leur support. Le moteur 14 entraîne directement la vis 20 dont l'écrou est constitué par le support des galets 12. En 4, se trouve le système de rattrapage d'usure défini dans le document PCT/FR05/00306. In the description which follows, made only by way of example, reference is made to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents an electric actuator for a disk brake; and FIG. 2 a clamping system for a robot gripper. In FIG. 1, the kinematic system defined in document PCT / FR02 / 00444 is recognized, namely the bushing 2 in which two grooves 16, each cooperating with a roller 12, are machined. These rollers, free to rotate on their axis, rotate with their support freely around the axis of the screw 20. The part 22, locked in rotation, is integral in translation with the rollers 12 and their support. The motor 14 drives directly the screw 20 whose nut is constituted by the support of the rollers 12. In 4, there is the wear compensating system defined in the document PCT / FR05 / 00306.

Chacune des deux gorges 16 comporte 3 phases définies comme suit: -en phase 6 se trouve la partie rectiligne destinée à compenser le jeu qui, sur les freins à disque, se trouve, lorsque le système est desserré, entre le disque et les plaquettes - en phase 8 on a la gorge hélicoïdale qui assure le serrage des plaquettes sur le disque nécessaire au freinage, il s'agit là d'un système à pas variable sur les gorges - en phase 10, les phases d'appui de chacune de ces gorges avec leur galet correspondant se trouvent dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis 20. Ainsi, cette valeur de pas nul crée un système intrinsèquement irréversible qui fait que l'opération de freinage ne peut être déclenchée que par la rotation du moteur 14 et la sortie des galets 12 de cette phase 10, Ce dispositif évite donc tout risque de freinage intempestif. Par ailleurs, - 3 à chaque freinage la mesure combinée du courant moteur et de l'angle de rotation des galets 12 dans la phase 8 permet de déterminer l'état d'usure des plaquettes. La réinitialisation de la position des plaquettes se fera par le système 4 en temps masqué frein ouvert alors que les galets 12 se déplacent dans la phase 10, donc sans risque de mouvements intempestifs de la pièce 22 qui porte une plaquette. Cette opération étant motorisée par le même moteur 14. Each of the two grooves 16 has three phases defined as follows: in phase 6 is the straight part intended to compensate for the play which, on the disc brakes, is, when the system is loosened, between the disc and the plates - in phase 8 we have the helical groove which ensures the clamping of the plates on the disc necessary for braking, this is a variable pitch system on the grooves - in phase 10, the bearing phases of each of these grooves with their corresponding roller are in a plane perpendicular to the axis of the screw 20. Thus, this zero step value creates an intrinsically irreversible system that the braking operation can be triggered only by the rotation of the motor 14 and the output of the rollers 12 of this phase 10, This device thus avoids any risk of inadvertent braking. Moreover, at each braking, the combined measurement of the motor current and the angle of rotation of the rollers 12 in the phase 8 makes it possible to determine the state of wear of the wafers. The reset of the position of the pads will be by the system 4 open time masked brake while the rollers 12 move in phase 10, so without risk of inadvertent movements of the part 22 which carries a wafer. This operation being powered by the same motor 14.

On notera que dans ce genre d'application dans laquelle la phase 6, correspondant à la partie rectiligne des gorges 16, est très courte, plus généralement chaque fois que le tracé des gorges est soit impossible (par exemple si elles se superposent) soit ne permet pas de garder suffisamment de matière entre elles, il est possible d'opérer le glissement d'une gorge (ou de plusieurs s'il y en a plus de deux) suivant la génératrice de la douille 2 afin de permettre cette implantation. Les différents galets 12 se trouvent alors dans des plans différents. Bien évidemment, ce glissement se fera en respectant la disposition des galets afin de ne ramener aucun effort parasite (notamment aucune flexion) sur la vis 20. Dans la figure 2, on reconnaît, sous les mêmes repères, les mêmes composants cinématiques que ceux de la figure 1; on notera l'absence du système de rattrapage d'usure 4 puisque dans ce système de serrage les pièces en contact à l'inverse des plaquettes de frein ne subissent pas d'usure particulière. Par contre la pièce 22 est un bras articulé autour d'un axe 26 et entraîné par le support des galets 12 par l'intermédiaire de la butée articulée 28. Enfin le moteur 14 entraîne la vis 20 par le système poulie courroie crantée 24. Note that in this kind of application in which the phase 6, corresponding to the straight portion of the grooves 16, is very short, more generally whenever the tracing of the grooves is either impossible (for example if they overlap) or not does not allow to keep enough material between them, it is possible to operate the sliding of a groove (or more if there are more than two) following the generatrix of the sleeve 2 to allow this implantation. The various rollers 12 are then in different planes. Of course, this sliding will be done respecting the arrangement of the rollers in order to reduce any parasitic force (in particular no bending) on the screw 20. In FIG. 2, under the same reference numerals, the same kinematic components are recognized as those of Figure 1; note the absence of the wear compensating system 4 since in this clamping system the parts in contact unlike the brake pads do not undergo particular wear. By against the piece 22 is an arm articulated about an axis 26 and driven by the support of the rollers 12 via the hinged stop 28. Finally the motor 14 drives the screw 20 by the toothed belt pulley system 24.

Le bras 22 se déplaçant de la position représentée sur la figure dans - 4 - laquelle il serre les pièces sur le préhenseur à une position où il est ouvert c'est-à-dire parallèle à l'axe de la vis 20. The arm 22 moving from the position shown in the figure in which it clamps the parts on the gripper to a position where it is open, that is parallel to the axis of the screw 20.

A l'instar de la figure 1, on retrouve 3 phases dans chacune des gorges 16. As in Figure 1, there are 3 phases in each of the grooves 16.

- La phase 6 correspond à la partie rectiligne donc à la réalisation de 5 l'amplitude du mouvement du bras 22. Phase 6 corresponds to the rectilinear part, thus to the achievement of the amplitude of the movement of the arm 22.

- la phase 8 pendant laquelle les gorges ont un tracé hélicoïdal à pas variable assure la force de serrage des pièces à maintenir. - Phase 8 during which the grooves have a helical pattern with variable pitch ensures the clamping force of the parts to maintain.

- la phase 10 est une phase à pas nul donc là aussi avec les faces d'appui disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis 20. Ici aussi les 10 avantages de cette phase sont multiples. D'abord elle assure l'irréversibilité du système qui fait que le bras 22 ne peut se fermer que par la rotation du moteur 14 et donc des galets 12 en dehors de la phase 10. Par ailleurs, elle assure une parfaite répétitivité de la position ouverte du bras 22, ces deux éléments étant deux facteurs de sécurité fondamentaux. - Phase 10 is a phase with zero pitch, again with the bearing faces disposed in a plane perpendicular to the axis of the screw 20. Here too the advantages of this phase are multiple. Firstly it ensures the irreversibility of the system which makes the arm 22 can close only by the rotation of the motor 14 and thus the rollers 12 outside the phase 10. Moreover, it ensures a perfect repeatability of the position open arm 22, these two elements being two fundamental security factors.

Par ailleurs, elle permet d'envisager une accélération et une décélération du moteur sans entraînement du bras 22, donc, notamment avec un bon rapport de réduction entre le moteur et la vis, l'utilisation de moteurs asynchrones avec ou sans variation de fréquence qui ont des couples faibles à basse vitesse, elle évite l'emploi systématique des moteurs d'asservissement (en particulier sans balai) pour ce genre d'application. Les gains en coût, en maintenance et les facilités d'implantation étant alors considérables. Furthermore, it allows to consider an acceleration and deceleration of the motor without driving the arm 22, so, particularly with a good reduction ratio between the motor and the screw, the use of asynchronous motors with or without frequency variation which have low torque at low speed, it avoids the systematic use of servo motors (especially brushless) for this kind of application. The gains in cost, maintenance and installation facilities are then considerable.

En marge des exemples cités dans cette description, on notera des applications possibles comme actionneurs de voilures dans l'aéronautique. Ces appareils pouvant comporter une ou plusieurs phases à pas nul. Dans tous les cas d'application, l'entrée et la sortie de ces phases à pas nul se feront naturellement pas des sections à pas variable. - 5 - In addition to the examples cited in this description, we note possible applications as wing actuators in the aeronautics. These devices may comprise one or more phases with zero pitch. In all cases of application, the entry and exit of these phases with zero pitch will naturally not be sections with variable pitch. - 5 -

Claims

CLAIMS:

1 - clamping system characterized in that the grooves 16 comprise at least one operating phase 10 in which the contact faces of these grooves with the rollers 12 are in a plane perpendicular to the axis of the screw 20.

2 - clamping system according to claim 1 characterized in that, in this phase 10, the system is intrinsically irreversible in that, whatever the force that applies to the part 22, it can not be displaced only by the rotation of the rollers 12 out of phase 10.

3 - clamping system according to claims 1 and 2 characterized in that the position of the part 22 is repetitive and perfectly locked regardless of the position of the rollers 12 within the phase 10.

4 - clamping system according to claims 1 and 3 characterized in that any displacement of the rollers 12 in the phase 10 has no effect on the position of the part 22 and its locking.