<Desc/Clms Page number 1>
EMBRAYAGE ELECTROMAGNETIQUE.
La présente invention concerne les mécanismes de transmission de force à enclenchement électromagnétique et plus spécialement un embrayage ou frein à disque d'embrayage électromagnétique utilisant un mélange magnétique fluide et fonctionnant par friction.
L'invention procure,, dans l'ensemble, un embrayage ou frein, suivant le cas, électromagnétique composé de pièces tournant l'une par rapport à l'autre et normalement axialement espacées entre elles.,, l'accouplement des deux pièces se faisant sous l'effet d'un champ magnétique, une des pièces étant pourvue d'une garniture de friction magnétiquement perméable qui est située dans l'espace compris entre les deux pièces rotatives, un mélange magnétique fluide pouvant être réparti annulairement, sous l'effet de la rotation d'au moins une des pièces tournant l'une par rapport à l'autre.. entre la garniture magnétiquement perméable et l'autre pièce dont elle est normalement écartée dans le sens axiale et un moyen pour produire un champ et un flux qui accouplent les pièces tournant l'une par rapport à l'autre,
la garniture magnétiquement perméable et le mélange fluide magnétique,,, la garniture magnétiquement perméable présentant une surface de friction suffisante pour obtenir de bonnes qualités de transmission de couple et pour réduire la reluctance magnétique de façon que la source productrice de champ et de flux doive produire une force magnétomotrice moindre.
Le mélange magnétique fluide permet un embrayage ou accouplement rapide et doux des pièces tournant l'une par rapport à l'autre et constitue entre les pièces tournantes un agent d'embrayage ou de freinage transmetteur de couple suffisant pour qu'il n'y ait pas de glissement entre ces pièces même dans le cas de la transmission d'un couple élevé oud'une grande capacité de freinageo
Grâce à sa possibilité de réduire la reluctance magnétique du champ magnétisant de manière à réduire au minimum le glissement entre les pièces tournantes,, le mélange magnétique fluide procure un accouplement ou
<Desc/Clms Page number 2>
frein à action rapide mais douce, ayant une capacité de transmission de cou- ple très élevée et une longue durée de vie,
celle-ci étant due à l'sure négligeable sinon nulle des surfaces de la garniture magnétiquement perméable et des pièces tournantes associées. A la coupure du flux, les pièces accouplées ou freinées s'écartent effectivement et restent ainsi séparées en l'absence de flux, le mélange magnétique fluide n'ayant que peu ou pas d'effet de collage.
L'invention a pour but de procurer un embrayage ou frein à commande magnétique, utilisant une garniture de friction magnétiquement perméable et un mélange magnétique fluide composé de fines particules magnétiques et un lubrifiant solide finement divisé servant à embrayer, par friction, rapidement et avec douceur les pièces rotatives de l'embrayage ou frein à commande électromagnétique, l'embrayage ou frein ayant, grâce au mélange magnétique fluide, des qualités de réglage fin et de transmission de couple élevé.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un embrayage conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue partielle, en coupe, montrant la façon dont l'armature de l'embrayage de la figure 1 est montéeo
La figure 3 est une coupe suivant les lignes 3-3 de la figure 2.
La figure 4 est une vue partielle prise suivant les lignes 4-4 de la figure 1.
La figure 5 est une vue en coupe, à grande échelle, suivant les lignes 5-6 de la figure 4.
La figure 6 est une vue partielle, en coupe, d'une modification de l'embrayage représenté à la figure 1.
La figure 7 est une vue partielle en coupe prise, en substance suivant les lignes 7-7 de la figure 6.
La figure 8 est une vue partielle, en coupe, d'une autre modification de l'embrayage de la figure 1, et
La figure 9 est un graphique couple-glissement donnant, à titre de comparaison, les courbes de plusieurs mécanismes d'embrayage p
Les mêmes éléments portent les mêmes références sur les différentes figures.
L'embrayage ou frein de la présente invention a été conçu originalement dans le but de procurer un mécanisme du type décrit et représenté de façon générale dans la demande de brevet U.S.Ao n de série 133,525 de la Demanderesse, et se distingue par l'utilisation d'un mélange magnétique fluide composé de fines particules magnétiques et d'un lubrifiant solide finement divisé, au lieu d'un mélange composé de fines particules magnétiques et d'une huile fluideo En associant l'utilisation du mélange magnétique fluide comprenant les particules magnétiques fines et le lubrifiant solide finement divisé, définie plus en détail dans le brevet U.SoAo n 2.519.449, à l'utilisation de garnitures magnétiquement perméables,
définie en détail dans la demande de brevet UoS.A. n de série 133.525 actuellement abandonnée, la présente invention procure un embrayage ou frein dont les pièces rotatives venant en contact ne subissent aucune usure ou une usure infinitésimale, grâce au mélange magnétique fluide qui est un agent de transmission du couple et un agent de lubrification des surfaces d'embrayage.
Ce mélange magnétique fluide, en plus de ses caractéristiques de réduction ou de suppression de l'usure des surfaces d'embrayage, permet
<Desc/Clms Page number 3>
un embrayage rapide et doux des surfaces de friction, parce que ce mélange ne présente pratiquement aucune résistance au mouvement axial des surfaces de friction qui viennent en contact sous l'effet d'un champ magnétique en- gendré entre les pièces magnétiques respectives du mécanisme.
Quoique le mélange magnétique fluide n'offre que très peu ou pas de résistance aux mouvements relatifs axial et rotatif des pièces tour- nantes du mécanisme dans lequel il est utilisé, sa caractéristique de trans- mission de couples élevés est excellente et reste en substance constante dans une plage étendue de glissements entre pièces tournantes,.
et ce à par- tir du glissement séroo
La répartition efficace du mélange magnétique fluide entre les pièces tournantes d'embrayage du mécanisme dans lequel il est utilisé est assurée par une des pièces tournantes qui est pourvue d'encoches de largeur, longueur et inclinaison déterminées, réparties circonférentiellement et di- rigées de la périphérie de la dite pièce vers son axe, de manière à récolter le mélange magnétique fluide et à le répandre sur les surfaces de fric- tion des embrayages du mécanismeo La pièce à encoches a un diamètre et une forme périphérique telle qu'elle présente plusieurs cuillers réparties cir- conférentiellement entre les ouvertures d'entrée des encoches périphériques et pénétrant dans une zone annulaire de l'enceinte du mécanisme.
contre la paroi intérieure de celle-ci, le mélange magnétique fluide étant logé dans cette enceinte,. de façon que les cuillers plongent dans le mélange, le ramassent et l'envoient dans les encoches d'où le mélange se répand sur les surfaces de friction et retourne à la zone annulaire de l'enceinte annulaire du mécanisme en circuit fermé,
Comme les dessins le montrent, un embrayage magnétique 10 à disque d'embrayage à friction comprend principalement une pièce polaire 12, une armature ou plaque de compression 14, un disque d'embrayage 16 placé axialement entre la pièce polaire et l'armature, et une bobine électromagnétique logée dans la pièce polaire.
La pièce polaire de forme annulaire et de section en U comporte une bobine 18 en anneau logée dans la pièce polaire, celle-ci présentant deux faces polaires planes 20 et 22 annulaires et concentriques, et étant montée sur un arbre commandé 26 par l'intermédiaire d'un moyeu en rebord 24. Une paroi 28 fixée à la pièce polaire 12 par son bord extérieur définit une chambre 30 pour enfermer l'armature et le disque d'embrayage., et se compose d'un cylindre 32 et d'une plaque d'extrémité 34.
L'armature 14 est de forme annulaire et de section en U de manière à présenter des faces polaires 36 et 38 correspondant aux faces 20 et 22 de la pièce polaire; elle est montée de manière à avoir un mouvement axial par rapport à la pièce polaire et est maintenue écartée de celle-ci par un certain nombre de doigts ressorts 40 également répartir et fixés entre la paroi 28 et la pièce polaire. La fixation entre pièce polaire et paroi 28 est représentée plus clairement aux figures 2 et µ, où on voit que l'armature est mobile dans le sens axial par rapport à la plaque d'extrémité 34 de la chambreo Les ressorts permettent le mouvement axial entre enceinte et pièce polaire, et servent aussi à établir une liaison fixe, pour l'entraînement en rotation, entre la pièce polaire et l'armature.
Un moyeu 42 de l'enceinte 28 est glissé sur l'arbre commandé 26 en un endroit axialement espacé du moyeu en rebord 24. La pièce polaire et l'enceinte sont commandées par une force non représentée, par l'intermédiaire d'un anneau denté 44 solidaire de la pièce polaire. Le disque d'embrayage 16 est calé sur un moyeu-46 claveté lui-même sur l'arbre commandé et pénètre à l'intérieur de la chambre 30 radialement entre la pièce polaire et l'armature.
La chambre 30 est entièrement fermée et isolée de l'atmosphère, dans un but qui ressortira clairement ci-après par des bourrages 48 et 50
<Desc/Clms Page number 4>
faisant partie respectivement des moyeux 24 et 42. Des garnitures de surface annulaires 52 en une matière dont la reluctance est au moins trois fois supérieure à la reluctance de l'acier doux, sont collées, ou autrement fixées sur les deux faces du disque d'embrayage faisant vis-à-vis aux faces polaires de la pièce polaire et de l'armature avec lesquelles le disque d'embrayage vient en contact de friction quand l'armature est soumise à l'influen- ce d'un circuit magnétique toroïdal "A" établi par l'excitation de la bobine 18.
Quoiqu'on puisse utiliser tout type de garniture de friction à reluctance élevée, une garniture de friction intéressante est celle composée de fer, cuivre graphite, étain, zinc et plomb en poudre avec un choix de matières inertes de façon à obtenir une garniture de friction résistant bien dans le temps; le volume de fer utilisé dépend de l'utilisation particulière de l'organe d'accouplement ou de freinage auquel la garniture est appliquée.
Il est utilisé, en outre, un mélange magnétique fluide 54 du type défini dans le brevet U.SoAo n 205190449.. pour augmenter les qualités d'embrayage de l'embrayage 10 utilisant des garnitures de friction 52 à reluctance élevée., surtout lorsqu'on désire obtenir un embrayage et débrayage rapides avec réglage de grande finesse ou de grande douceur, sous l'effet dela bobine d'excitation magnétiqueo Le mélange magnétique fluide doit être présent en quantité nécessaire et suffisante pour une répartition confortable annulaire entre les faces des garnitures de friction du disque d'embrayage et les faces de la pièce polaire et de l'armature, lorsqu'au moins une des pièces tournantes de l'embrayage est en mouvement., de façon qu'il joue le rôle de lubrifiant efficace et d'agent de transmission de couple,
quand la bobine 18 est excitée de manière à établir le circuit magnétique toroi- dal "A" et à rapprocher axialement, sous l'effet de l'électromagnétisme, l'armature de la pièce polaire.
Le courant est appliqué à la bobine 18 par une source convenablement réglée non représentée, par l'intermédiaire d'un balai conducteur de courant électrique 56 en contact avec une bague conductrice isolée rotative 58 solidaire du moyeu 42 de l'enceinte 28 et reliée,,, à son tour, à celle-ci par un conducteur électrique 60, tandis que l'autre extrémité de la bobine est mise à la terre par la pièce polaire, l'enceinte 28. le moyeu de celle-ci et une bague conductrice 62 solidaire du moyeu 42 et en contact électrique avec un balai de mise à la terre 64.
Grâce à la faible viscosité du mélange magnétique fluide et à la petite quantité de mélange utilisée celui-ci n'offre pratiquement aucune résistance aux pièces tournantes. quand le courant d'excitation est coupé et l'embrayage est débrayé. Le mélange magnétique fluide de laprésente invention, composé de fines particules magnétiques et d'un lubrifiant solide finement divisé, joue le rôle de pont magnétiquement conducteur entre les surfaces d'embrayage des garnitures de friction et dela pièce polaire et de l'armature de telle façon que, lorsque 1'armature est attirée vers la pièce polaire, avec interposition du disque d'embrayage, sous l'effet magnétique.
le mélange de particules magnétiques fines et de lubrifiant solide finement divisé se trouve comprimé et s'incruste ci-et-la dans la surface des garnitures de friction, avec le résultat que celles-ci se trouvent mécaniquement renforcées au lieu de s'user par frottement. Grâce à l'état finement divisé du mélange magnétique fluide.. des embrayages et débrayages rapides de l'embrayage sont possibles, puisqu'il ne faut qu'une faible force axiale initiale pour enlever l'excès de mélange fluide sur les faces opposées en contact de friction de l'embrayage.
Afin de répartir uniformément le mélange magnétique fluide 54 sur les surfaces de contact de la pièce polaire, du disque d'embrayage
<Desc/Clms Page number 5>
et de l'armature le disque d'embrayage est pourvu d'encoches inclinées 66 réparties circonférentiellement et dirigées de la périphérie du disque vers le centrée Les encoches sont pratiquées,, en profondeur axiale dans toute l'épaisseur du disque et des garnitures, de sorte que les garnitures sont divisées en un certain nombre de segments séparés,, et la largeur et la lon- gueur des encoches sont suffisantes pour assurer une répartition conforta- ble de mélange magnétique fluide.\) dans toutes les conditions de fonctionnement du mécanisme.
Le disque d'embrayage a un diamètre et une forme telle qu'il présente une série de cuillers 68. entre les encoches, avec des faces avant 70 et arrière 72 au moyen desquelles le mélange magnétique fluide.,, ramassé dans une zone annulaire 74 près de la périphérie intérieure de l'en- ceinte et du pourtour de l'armature et du disque d'embrayage, est ramassé par la face avant des cuillers et poussé radialement à l'intérieur des en- cocheso On notera que les encoches pénètrent radialement assez loin vers l'intérieur pour atteindre le diamètre minimum des surfaces de friction de la pièce polaire et de 1'armature,
tout en étant moins longues que la largeur radiale des garnitures afin d'empêcher que le mélange magnétique flui- de ne puisse passer librement d'une r @ @ @ extrémité d'une encoche à l'autre sans se répandre sur les surfaces de friction du mécanisme; les bords des garnitures de friction étant taillés en biseau en 76 ie long des encoches., de fagon à faciliter le passage du mélange sur les surfaces de friction d'où le mélange continue à voyager sur celles-ci radialement vers l'intérieur jusqu'à dépasser le bord intérieur de la pièce polaire et de l'armature où il est rechassé.,, par force centrifuge dans la zone annulaire 74 pour être repris par les cuillers 680 La vitesse d'écoulement du mélange due à l'action de pompage des encoches est déterminée surtout par l'inclinaison des encoches;
plus grande est l'inclinaison,. plus grande la vitesse d'écoulement, et vice-versao
La' figure 9 est un graphique couple-glissement donnant.. à titre de comparaison les courbes de quatre types de mécanismeo La courbe"A" est la caractéristique du mécanisme de la présente Invention.. qui utilise une garniture de friction magnétiquement perméable et un mélange magnétique fluide composé d'un lubrifiant solide sec et de poudre de fer finement divisée.
Les courbes B, C et D sont les caractéristiques de mécanismes de même dimension et de même forme d'exécution que le mécanisme de la présente invention mais respectivement sans mélange additionnel.. avec de l'huile.. et avec de l'huile et une poudre finement diviséeo
Si on adopte un coefficient d'usure arbitraire basé sur le nombre d'opérations d'embrayage nécessaire pour obtenir une usure de la garniture de 0,001 pouce (0025 mm) divisé par 10.000, on obtient un coefficient d'usure de 0,27 ou 27% pour le mécanisme utilisé sans mélange additionnel à caractéristique Bo
La courbe C correspondant à un mécanisme utilisant,, avec la même garniture de friction.,, de l'huile additionnelle,.
pour améliorer le coefficient d'usure.\) montre que, si le couple statique reste inchangé pour les courbes B et C. le mécanisme de la courbe C est beaucoup moins capable d'encaisser des charges et.\) dans le cas de glissement permanente la capacité de couple est satisfaisante au-delà d'un glissement de 50 tours minuteo Le coefficient d'usure de ce mécanisme est plus grand et monte à 0,55 ou 55%.
Comparativement aux courbes B et C, le mécanisme de la courbe Réutilisant la même garniture de friction avec un mélange magnétique fluide d'huile et de poudre finement divisées a un coefficient d'usure de 0,62 ou 62%. sa capacité de couple est supérieure à celle du mécanisme de la courbe Co
Le mécanisme de la présente invention représenté par la courbe A et utilisant un mélange de lubrifiant solide sec et de poudre de fer finement divisée avec la même garniture de friction.. a comparativement.. un coefficient d'usure de 98% et une capacité de couple supérieure à celle des mécanismes représentés par les courbes C et Do
<Desc/Clms Page number 6>
Quoiqu'il soit évident que les mécanismes représentés par les courbes précitées aient chacun un domaine d'applocation particulier,.
le mécanisme de la présente invention représenté par la courbe A, est le meilleur au point de vue application générale.
La figure 6 représente une variante de la forme d'exécution de la figure 3, à plusieurs disques d'embrayage 16 pouvant être montés de la même manière que le disque d'embrayage 16 de la figure 1, les disques 16 d'extrémité venant en contact.,, par leurs garnitures de friction extérieures 52, avec les faces polaires annulaires correspondantes de la pièce polaire 12 et de l'armature 14. Une plaque 100 est intercalée entre chacun des disques d'embrayage d'extrémité 16 et le disque d'embrayage central 16 et vient en contact de friction avec les garnitures annulaires correspondantes des disques d'embrayage 16. Les plaques 100 sont serties, à leur périphérie, dans le cylindre d'enveloppe 32 de l'enceinte 28,, de manière à être entraînées en rotation avec la pièce polaire 12, quand celle-ci est excitée.
L'embrayage de la figure 6 fonctionne comme celui de la figure 1, sauf en ce que le premier., grâce aux plaques 100 et aux multiples disques d'embrayage 16, a une capacité d'embrayage plus grande due à l'accroissement des surfaces de friction entre pièces mobiles. Les plaques 100 sont faites, de préférence, en une matière laissant passage libre au flux magnétique. afin que les lignes de force émanant de la bobine 18 puissent traverser facilement la pièce polaire l'armature, les disques d'embrayage, les garnitures de friction et les plaques 1000
Une autre variante du mécanisme des figures 1 et 6 est représentée à la figure 8. où le mécanisme ne se compose que d'un embrayage entraîneur et d'un embrayage entraîné;
dans le cas considéré, comme aux figures 1 et 6, la pièce polaire constitue le disque d'embrayage entraîneur. mais ici le disque d'embrayage entraîné est constitué par l'armature 102 convenablement fixée à un arbre commandé, non représentéo
Une enceinte 104 entoure l'armature de manière à l'enfermer dans une chambre 106, celle-ci contenant le mélange magnétique fluide de façon qu'il ne puisse se perdre.
Les faces polaires de l'induit sont recouvertes d'une garniture annulaire 52 du type utilisé dans les formes d'exécution précédentes et placée donc entre faces polaires de la pièce polaire et de l'armaturede façon que cette garniture vienne en contact de friction avec les faces polaires de la pièce polaireo Il va de soi qu'on obtient un résultat semblable en recouvrant les faces polaires de la pièce polaire d'une garniture de friction qui vient alors en contact de friction avec les faces polaires de l'armature.
Quoique le mécanisme de la présente invention ait été présenté et décrit plus ou moins exclusivement comme un embrayage. l'invention s'applique aussi bien à un mécanisme de freinage et, avec les modifications nécessaires bien connues, à plusieurs autres cas. Le terme "embrayage" n'est donc pas limitatif et doit être pris au sens large et non au sens étroit.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.