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PERFECTIONNEMENTS AUX EMBRAYAGES OU FREINS A PLATEAUX DE FRICTION.
Dans les embrayages ou freins à plateaux connus, du type dans lequel des lamelles d'acier tournent dans un bain d'huile assurant le graissage, il est nécessaire d'apporter un grand soin à la fabrication des plateaux, sans quoi on court le risque que ces plateaux ne viennent en contact que par points au moment de la mise en prise, de sorte que les moments de rotation transmissibles deviennent trop petits. Le risque de broutage est également accru par ce contact ponctuel à un point tel que, dans de nombreux cas, on a préféré faire appel à d'autres constructions d'embraya- ges ou de freins, munies de garnitures de friction spéciales et qui travaillent à sec. Dans ces constructionson doit évidemment tenir compte d'une usure appréciable et prévoir par suite un renouvellement régulier des garnitures.
La commande de ces appareils s'effectue par voie purement mécanique ou avec l'aide d'électro-aimants ou d'aimants permanents.
Pour obtenir des embrayages et des freins inusables et qui ne présentent pas les inoonvénients des constructions précitées comportant un liquide, on a déjà proposé d'utiliser des accouplements et des freins à commande magnétique, dans lesquels les plateaux ne viennent pas en contact direct, mais dans lesquels les moments de rotation ou de freinage à transmettre le sont par l'intermédiaire de liquides aimantables (Tixotrope). Ces liquides sont par exemple constitués par des suspensions dans l'huile de corps ferro-magnétiques, dont la viscosité varie sous l'effet de champs magnétiques, c'est-à-dire qui font prise et réalisent ainsi une liaison mécanique entre les plateaux d'un embrayage ou d'un frein.
Mais, en raison du principe même de fonctionnement'de ces appareils, les moments spécifiques transmissibles sont relativement faibles, car ils sont déterminés par la résistance à l'arrachement de la suspension "fer dans huile" solidifiée paraimantation. Mais. dans certaines conditions, ce dispositif d'embrayage ou
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de frein absorbe pour son fonctionnement une énergie appréciable qui excède fréquemment les possibilités.
L'invention vise au contraire un embrayage ou frein inusable qui, pour un minimum de dépense d'énergie, évite les défauts des installations connues. D'après l'invention, dans des embrayages où des freins à plateaux de friction avec liquide, on aimante les plateaux de façon qu'ils se recouvrent d'une couche mince de poudre ferra-magnétique provenant d'une poudre de ce genre ajoutée à l'huile de l'embrayage ou du frein. L'intensité de l'aimantation doit être alors choisie, en tenant compte de l'écartement des plaques, de telle façon que l'épaisseur de la couche pulvérulente ne dépasse pas une valeur déterminée, si bien qu'un contact des couches lorsque l'appareil est au repos est impossible. L'invention présente d'une façon générale deux avantages.
Les inégalités des plateaux, inévitables lors de la fabrication, sont si complètement compensées par la couche de poudre ferro-magnétique'lorsque, au moment de la mise en fonctionnement de l'appareil, les plateaux commencent à frotter l'un contre l'autre, que les plateaux viennent pratiquement en contact par toute leur surface. L'épaisseur de la couche pulvérulente est si faible que sa solidité peut être négligée lorsque l'on détermine le moment de rotation ou de freinage maximum transmissible. Mais en même temps, cette mince couche assure un graissage tel, pendant le patinage qui accompagne la mise en prise de l'embrayage ou du frein, que tout broutage des plateaux est absolument empêché.
Les bruits de friction bien connus dans les appareils de ce type construits suivant les principes habituels, et qui sont fréquemment tout à fait inévitables, sont complètement supprimés grâce à l'invention.
La mise en prise de l'appareil peut s'effectuer de la manière habituelle, c'est-à-dire par des moyens mécaniques tels que des tringles, ou encore par des dispositifs hydrauliques ou pneumatiques. L'aimantation des plateaux peut s'effectuer de toute façon appropriée. Par exemple, cer- tains des plateaux au moins peuvent être constitués en totalité ou en partis par des aimants permanents, dont le flux de force peut être fermé par le bottier ferro-magnétique de telle façon que, d'une part, aucune force d'attraction appréciable ne prenne naissance entre les plateaux, et que, d'autre part, leur désaimantation soit suffisamment empêchée pour qu'ils engendrent des champs magnétiques suffisamment forts pour se recouvrir d'une couche pulvérulente ferromagnétique mince extraite de l'huile.
D'après un autre aspect de l'invention, les forces de serrage sont obtenues par voie magnétique. Il est dans ce cas particulièrement avantageux de disposer les lamelles de l'embrayage ou du frein dans le circuit magnétique, car il est alors inutile de constituer les plateaux en aimants permanents. L'aimantation nécessaire pour recouvrir les plateaux de poudre ferro-magnétique est prélevée sans difficulté sur les aimants de serrage.
Les-besoins en matière magnétique permanente sont, à l'opposé des constructions connues, relativement faibles, car le trajet des lignes de force est presque entièrement fermé par la poudre ferro-magnétique interposée entre les plateaux en contact.
Des avantages particuliers sont offerts par l'invention qui permet de faire appel pour un tel embrayage ou un tel frein à des systèmes d'aimants permanents, réglables de façon connue. De tels systèmes magnétiques sont, on le sait, construits de telle façon que le flux de force sortant des aimants permanents puisse être, en totalité ou en partie, courtcircuités ou transmis aux plateaux ou lamelles à aimanter par rotation ou déplacement longitudinal des aimants permanents ou par l'intermédiaire de pièces ferromagnétiques.
De cette façon, il est possible de régler à chaque instant les intensités'de champ et par suite les forces de serrage en leur donnant une valeur désirée quelconque comprise entre zéro et le maximum permis par les dimensions de l'appareil, sans que pour cela le point de fonctionnement des aimants excitateurs se déplace de façon appréciable sur la courbe de désaimantation.
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Pour empêcher que les plateaux de ces embrayages ou freins à commande magnétique viennent en contact avant de s'être recouverts d'une couche suffisante de poudre ferromagnétique, on peut, par exemple, prévoir des aimants auxiliaires qui aimantent les plateaux en leur donnant par exem- ple les mêmes polarisations, de sorte qu'ils se recouvrent de poudre ferro- magnétique ; on peut aussi prévoir entre les plateaux des forces antagonistes suffisantes, par exemple sous forme de ressorts tendus, qui laissent se former un champ minimum d'intensité suffisante pour que les plateaux se re- couvrent de poudre avant de s'appliquer solidement l'un contre l'autre.
Pour éliminer le moment d'embrayage ou de freinage résiduel transmis par le frottement interne du lubrifiant au moment de la mise au repos de l'appareil, il est avantageux de prévoir, en dehors de l'espace dans lequel se trouvent les plateaux de l'embrayage ou du frein, une cham bre par exemple annulaire susceptible de recevoir la totalité du lubrifiant.
Ce dernier est projeté au repos de l'appareil dans cette chambre par la force centrifuge, et, lors de la mise en service de l'appareil, il est d'abord projeté par exemple par un piston annulaire (qui peut éventuellement être constitué par les aimants excitateurs eux-mêmes), entre les plateaux, avant que l'excitation magnétique ne soit déclenchée.
Les applications pratiques des embrayages et freins de ce type sont multiples. Ils peuvent, d'une façon générale, être utilisés avantageusement toutes les fois que l'on désire assurer un fonctionnement souple de l'accouplement ou du frein, et, surtout, lorsqu'on désire une grande résistance à l'usure. Mais ceci est presque toujours le cas lorsqu'on utilise un embrayage ou un frein.
Les appareils de ce genre sont donc particulièrement avantageux sur les machines-outils de toutes catégories, comme embrayages de commande, sur les véhicules, etc .. Incorporés à des installations de freinage, par exemple, ils offrent en outre, en tant qu'appareils actionnés par des aimants permanents, le grand avantage que, par rapport aux dispositifs du même genre, tout en n'exigeant qu'une très faible quantité de matière magnétique, ils ne transmettent pas la force de freinage par l'intermédiaire de l'entraînement à la manière des servo-mécanismes.
Ce mécanisme d'entraînement représente simplement un élément pilote qui n'a à transmettre que les moments de déplacement, presque aussi faibles que l'on veut, des systèmes magnétiques. La force de freinage proprement dite est fournie par les aimants permanents. Il en est, bien entendu, de même pour les embrayages de ce genreo Il est, par exemple, possible d'équilibrer de façon parfaite et pendant des temps de fonctionnement très longs des dispositifs de freinage à roues multiples sans dispositifs parti- culiers d'équilibrage et par des moyens extrêmement simples ; effet, il suffit de régler une fois pour toutes les systèmes magnétiques dans des positions convenables, sans avoir à craindre aucune usure.
Les dessins annexés représentent divers exemples de réalisations de l'invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un embrayage ou d'un frein à plateaux constitués par des aimants permanents, en position de repos.
La figure 2 est une coupe analogue en position de travail.
La figure 3 est une coupe d'un embrayage ou d'un frein dans lequel l'action entre les plateaux est produite par voie électromagnétique, en position de repos.
La figure 4 est une coupe correspondante, en position de travail.
La figure 5 est une coupe analogue d'un embrayage ou d'un frein dans lequel la force précitée est produite par un aimant permanent, en position de repos.
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La figure 6 est une coupe correspondante, en position de travail.
Le boîtier de l'embrayage ou du frein des figures 1 et 2 est constitué par les deux moitiés 1 et 2 qui sont reliées l'une à l'autre de façon étanche à l'huile par des ri vêts ou des vis 3. La moitié 2 est en matière non magnétique et est clavetée en 4 sur l'arbre 5. La moitié 1 est montée sur l'arbre 8, au moyen des paliers 6 et 7, de façon à pouvoir tourner. L'étanchéité est assurée par une garniture 9. Dans la moitié 2 sont placés deux aimants permanents annulaires 10 et 11, dont les polarités sont indiquées par les lettres N et S. L'espace compris entre les deux pôles de chaque aimant est rempli par une bague 12 non magnétique. Dans la surface plane ainsi réalisée sont tracées des rainures 13 qui permettent à l'huile d'accéder au centre du plateau.
Sur l'arbre 8 est claveté en 14 un plateau d'embrayage ou de frein 15 en matière non magnétique. Dans le plateau 15 sont également placés deux aimants permanents annulaires 16, 17 dont les polarités sont indiquées par N et S. L'espace compris entre les pôles de ces aimants permanents est également rempli par des bagues 18 non magnétiques. L'extrémité antérieure de l'arbre 5 est percée pour recevoir un doigt 19 qui se trouve en contact avec un doigt 20 solidaire de l'arbre 8. L'autre extrémité du doigt 19 prend appui contre le ressort 21. Sur le doigt 19 sont encore articulés deux leviers 22,23 qui sont en prise l'un avec l'autre à travers la fente 24 de l'arbre 5. Ces deux leviers sont pivotés en 25,26 sur des supports 27, 28 vissés dans la moitié 2 du boîtier.
Avec l'autre extrémité des deux leviers sont en prise les biellettes 31, 32 reliées aux pistons 29. Au repos, l'huile 33 mélangée de poudre ferro-magnétique est projetée par la force centrifuge dans l'espace compris en avant des pistons 29.
Pour mettre en prise l'embrayage ou le frein, on agit sur le levier 34, qui est pivoté en 35 et est en prise par son autre extrémité avec une bague 36, ce qui déplace l'arbre 8 et, par suite, le plateau 15, dans le sens de la floche 37. En même temps, les organes 20,19, 22, 23, 31 et 32, déplacent les pistons 29 vers l'intérieur du boîtier. Les surfaces aimantées par les aimants permanents 10, 11 et 16, 17 se recouvrent immédiatement d'une mince couche de poudre ferro-magnétique. En position de travail, l'huile se trouve dans l'espace 39 ménagé entre la paroi postérieure du plateau 15 et la moitié 1 du boîtier. La force de serrage est transmise, dans cet exemple, mécaniquement par le levier 34.
Pour mettre hors de prise l'embrayage ou le frein, on déplace l'arbre 8 et le plateau 15 au moyen du levier 34 dans le sens opposé à celui de la flèche 37. La force centrifuge, combinée avec ce mouvement, expulse l'huile 33 dans l'espace compris en avant des pistons 29. Le retour de ces pistons s'effectue sous l'action du ressort 21.
Dans l'embrayage ou le frein des figures 3 et 4, la force de serrage est d'origine électro-magnétique. Le boîtier ferro-magnétique est constitué par les deux moitiés 41 et 42, qui sont reliées de fagqn étanche à l'huile par des vis ou des goujons 43. La moitié 41 est clavetée en 44 sur l'arbre 45, tandis que la moitié 42 tourne facilement sur l'arbre 46 et est pourvue d'une garniture d'étanchéité 47. Sur l'arbre 46 est claveté en 49 le plateau ferro-magnétique 48 du frein ou de l'embrayage. Dans un évidement de la moitié 41 est logée la bobine magnétique annulaire 50. L'espace contenant la bobine est fermé par un disque annulaire non magnétique 51.
La bobine 50 reçoit le courant de la batterie 52 par l'intermédiaire d'une résistance réglable 53, des balais 54 et des bagues de friction 55, et enfin de la ligne 56. Le boîtier est rempli d'huile 57, qui est *élan- gée à une poudre ferro-magnétique. Le plateau 48 est maintenu en position de repos par le ressort 58 qui agit sur le levier 60 pivoté en 59 et dont l'autre extrémité est reliée à la bague 61.
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Quand le courant électrique circule, il engendre un champ ma- gnétique dont le tracé approximatif est représenté par les tirets de la figure 4. Le plateau 48 est attiré et se déplace dans le sens de la flè- che 62. En même temps, le plateau 48 et la moitié 41 du boîtié se recou- vrent d'une mince couche de poudre ferro-magnétiquee L'huile s'écoule dans l'espace 63 formé entre la paroi postérieure du plateau 48 et la moitié 42 du boîtier. En faisant varier le courant qui circule dans la bobine 50, on peut amener le moment d'embrayage ou de freinage à toute valeur voulue.
Quant le courant est coupé le ressort 58 ramène le plateau dans la position de départ de la figure 3.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté un embrayage ou un frein dans lequel la force de serrage est produite par un aimant permanent.
Les deux moitiés 71 et 72 du boîtier ferro-magnétique sont reliées de fa- çon étanche à l'huile par des vis 73. La moitié 71 est clavetée en 74 sur l'arbre 75, tandis que la moitié 72 peut tourner librement sur l'arbre 76.
L'étanchéité est réalisée par une garniture 77. Le plateau 78 ferro-magnétique est claveté en 79 sur l'arbre 76. La moitié 71 du boîtier présente un évidement annulaire 80 qui est fermé vers l'intérieur de l'embrayage ou du frein par un disque annulaire 81 en matière non magnétique. A la moitié 71 du boîtier est reliée une pièce de vidage 82 en matière non magnétique, dans laquelle est placée une pièce polaire annulaire 83 en matière ferromagnétique. A l'intérieur de la pièce polaire se trouve l'aimant permanent annulaire 84 susceptible de se déplacer d'un mouvement de translation, et qui est aimanté radialement, de façon à présenter les pôles indiqués par N et S. Sur l'arbre 75 peut se déplacer un organe 85 auquel sont reliés deux doigts 86, reliés eux-mêmes à l'aimant 84.
Sur les doigts 86 se trouvent les ressorts 87 qui prennent appui contre les rondelles 88. Avec l'organe 85 est en prise un levier 89 pivoté en 90. Le ressort 91 sollicite l'ensemble de l'organe 85 et de l'aimant 84 vers la position de repos représentée figure 5. Le boîtier est rempli d'huile 92 mélangée à une poudre fer- ro-magnétique.
Sur la figure 5, les lignes de force suivent le trajet représenté en tirets, tout entier à l'intérieur de la pièce polaire 83, de sorte qu'aucune action ne s'exerce sur le plateau 78. Mais quand le levier 89 est déplacé en surmontant l'action du ressort 91, l'organe 85 et l'aimant 84 se déplacent dans le sens de la flèche 93, jusqu'à ce que l'aimant se trouve dans la moitié 71 du boîtier. Les rondelles 88 prennent alors appui contre la pièce polaire 83. Grâce au trajet des lignes de force représentées figure 6, la pièce 71 se recouvre d'une mince couche de poudre ferro-magnétique. En même temps, le plateau 78 est attiré. L'huile est refoulée dans l'espace 94 formé entre la paroi postérieure du plateau 78 et la moitié 72 du boîtier.
Suivant la position de l'aimant 84, une partie plus ou moins grande du flux de force total suit le trajet de la figure 6 ou celui de la figure 5, de sorte que l'on peut faire varier à volonté la force de serrage et, par suite, le moment d'embrayage ou de freinage, entre zéro et le maximum.
Si la force extérieure appliquée au levier 89 cesse de s'exercer, les ressorts 87 et 91 ramènent l'aimant dans la position de repos de la figure 5.
Le principe qui est à la base de la présente invention n'est pas limité aux constructions représentées et décrites précédemment à titre d'exemples. Il est également applicable à d'autres types de freins ou d'embrayages, par exemple à des freins à sabot, à des embrayages coniques, à des freins à ruban.