CH656927A5 - Frein electromagnetique. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un frein électromagnétique pouvant être actionné sélectivement pour ralentir un organe rotatif tel qu'un arbre ou un disque cylindrique, ce frein électromagnétique comprenant une enveloppe de champ ayant des pôles magnétiques et supportant une bobine électrique.
Lorsque la bobine est désexcitée, un ressort pousse un induit à l'écart de l'enveloppe pour l'engager sur l'organe rotatif. Incidemment, une matière de friction prévue sur la face extérieure de l'induit applique une force de ralentissement à l'organe rotatif. Lorsqu'elle est excitée, la bobine produit un flux magnétique qui a pour effet d'attirer l'induit vers les pôles à l'écart de l'organe rotatif de façon à libérer la force de ralentissement.
Le but de la présente invention est de fournir un frein électromagnétique dans lequel l'induit est déplacé sur l'enveloppe, ainsi que vers et à l'écart de l'organe rotatif avec une faible friction et un battement négligeable dans le sens de rotation.
A cet effet, le frein électromagnétique selon l'invention est agencé tel que défini dans la revendication 1.
Les avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un frein électromagnétique de la présente invention, cette vue étant prise le long de la ligne 1-1 de la figure 3, tandis qu'elle montre l'induit du frein dans une position dégagée;
la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, mais illustrant l'induit dans une position de freinage;
la figure 3 est une vue en élévation prise suivant la ligne 3-3 de la figure 1, une partie de l'induit étant élaguée;
la figure 4 est une coupe transversale partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 3;
la figure 5 est une vue partielle en perspective de l'enveloppe de champ de l'électro-aimant:
la figure 6 est une vue semblable à la figure 3, mais illustrant une deuxième forme de réalisation d'un frein électromagnétique suivant l'invention;
la figure 7 est une coupe transversale partielle suivant la ligne 7-7 de la figure 6;
la figure 8 est une vue partielle en perspective illustrant l'enveloppe de champ de l'électro-aimant du frein représenté dans les figures 6 et 7 ;
la figure 9 est une autre vue semblable à la figure 3, mais prise à une échelle réduite et illustrant une troisième forme de réalisation d'un frein suivant l'invention;
la figure 10 est une coupe transversale suivant la ligne 10-10 de la figure 9;
la figure 11 est une vue semblable à la figure 9, mais illustrant une modification du frein représenté dans cette figure;
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la figure 12 est une autre vue semblable à la figure 9, mais illustrant une autre forme de réalisation encore d'un frein suivant l'invention;
la figure 13 est une coupe transversale suivant la ligne 13-13 de la figure 12.
Comme représenté dans les dessins à titre d'illustration, un frein électromagnétique 20 peut être actionné sélectivement pour ralentir ou arrêter un organe rotatif 21. Dans ce cas particulier, l'organe rotatif est représenté sous la forme d'un disque cylindrique supporté sur l'extrémité d'un arbre 22 entraîné en rotation par un moteur. Le frein, le disque et l'arbre pourraient, par exemple, être incorporés dans une machine à calculer commandée par ordinateur.
Le frein 20 comporte une enveloppe de champ principale 24 qui est ancrée dans une position fixe sur un support 26. L'enveloppe de champ a généralement la forme d'un parallélépipède et elle est réalisée, de préférence, en poudre métallique moulée. Une cavité annulaire 28 (figure 5) est ménagée dans l'enveloppe de la face extérieure de laquelle elle débouche, une colonnette 29 solidaire de l'enveloppe étant localisée au centre de cette cavité. Dans cette cavité et pardessus cette colonnette vient s'emboîter une bobine annulaire 30 (figures 1 et 2) comprenant un corps tubulaire 32 et un enroulement à plusieurs spires 33. Ce corps tubulaire est moulé en matière plastique ou en une autre matière élastiquement flexible, tandis qu'il comprend un noyau cylindrique 34 et deux rebords 36 et 37 ressortant radialement vers l'extérieur et solidaires des extrémités opposées du noyau. L'enroulement 33 est enroulé autour du noyau 34, il est emprisonné entre les rebords 36 et 37 et il est constitué de fils conducteurs 38 conçus pour être raccordés à une source de tension appropriée (non représentée).
Lorsqu'il est excité, l'enroulement 33 produit un flux magnétique ayant pour effet de tirer un induit 40 sous la forme d'une plaque rectangulaire à l'écart du disque 21 et en direction de l'enveloppe 24 (voir figure 1). Le flux magnétique se fraie un parcours 42 représenté en traits discontinus en figure 2 et il traverse un étroit entrefer entre l'induit 40 et deux pôles magnétiques 44 et 46. Le pôle 44 est défini par l'extrémité extérieure de la colonnette 29, tandis que le pôle 46 est défini par la face extérieure d'une nervure étroite 48 (voir figure 5) formée solidairement et ressortant vers l'extérieur d'une partie terminale de l'enveloppe 24.
Lorsque l'enroulement 33 est désexcité, un ressort hélicoïdal 50 pousse l'induit 40 à l'écart de l'enveloppe 24 en l'engageant avec un effet de freinage sur le disque rotatif 21 comme représenté en figure 2. Le ressort hélicoïdal est emboîté dans un trou 51 (voir figures 2 et 5) pratiqué dans la colonnette 29 et il est comprimé entre le fond du trou et la face intérieure de l'induit 40.
Dans le frein 20 illustré dans les figures 1 à 5, l'induit 40 est monté sur une partie terminale de l'enveloppe 24 pour pivoter vers et à l'écart du disque rotatif 21. Dès lors, l'induit pivote à l'écart du disque et vers les pôles 44 et 46 lorsque l'enroulement 33 est excité pour produire un flux magnétique. En revanche, l'induit pivote dans la position d'engagement avec effet de freinage sur le disque en s'écartant des pôles lorsque l'enroulement est désexcité pour interrompre le flux et soustraire l'induit de l'action du ressort 50.
Suivant la présente invention, l'induit 40 pivote vers l'intérieur et vers l'extérieur sur l'enveloppe 24 avec une faible friction et un battement négligeable dans le sens de rotation du disque rotatif 21.
Cette caractéristique est obtenue en montant l'induit sur l'enveloppe au moyen d'une bande 52 fléchissant élastiquement (figures 1 à 4), cette bande fléchissant pour permettre un mouvement de pivotement pratiquement libre de l'induit, tout en l'empêchant de se déplacer d'une seule pièce par rapport à l'enveloppe au cours du pivotement et lorsqu'il est engagé sur le disque.
Dans la forme de réalisation du frein 20 qui est illustrée dans les figures 1 à 5, la bande 52 est sous la forme d'un ressort à lame allongé et plat réalisé en acier pour ressorts. Le ressort à lame 52 est situé à l'extrémité de l'enveloppe 24 qui est opposée à la nervure 48, il est disposé dans un plan s'étendant parallèlement au plan de l'induit 40 et il s'étend dans le sens longitudinal dans la même direction que l'axe du disque 21. Les parties terminales du ressort à lame 52 viennent s'engager sur des coussinets 53 ressortant vers l'extérieur (figure 5) formés sur la partie terminale de l'enveloppe sur laquelle ils sont fixés fermement au moyen de vis 54 (figure 4) s'étendant à travers le 5 ressort et vissées dans des trous pratiqués dans l'enveloppe. Un rivet 55 s'étend à travers une patte 56 solidaire d'une extrémité de l'induit, ce rivet assemblant fermement l'induit au centre du ressort à lame 52. La partie intermédiaire du ressort vient se placer par-dessus une encoche 58 (figures 4 et 5) qui est formée dans l'enveloppe 24 pour io permettre, au ressort, de fléchir dans un mode de torsion sur son axe longitudinal.
Avec le système ci-dessus, le ressort à lame 52 peut fléchir ou subir une torsion avec un mouvement de va-et-vient sur son axe longitudinal, ainsi qu'entre les vis 54 afin de supporter l'induit 40 pour 15 son mouvement de pivotement vers et à l'écart du disque rotatif 21. Le ressort à lame exerce très peu de force inhibant le mouvement de pivotement libre de l'induit sur un étroit intervalle. En même temps, le ressort à lame est rigide dans le plan de l'induit et le sens de rotation du disque, tandis qu'il est fixé fermement à la fois à l'induit et à 20 l'enveloppe 24 afin d'empêcher tout battement ou tout jeu entre les deux éléments.
De préférence, l'induit 40 est également réalisé en poudre métallique moulée. L'induit métallique ne vient pas s'engager directement sur le disque rotatif 21 mais, au contraire, une pièce 60 d'une matière 25 de friction flexible (par exemple du liège exempt d'amiante) est fixée à la face extérieure de l'induit et vient s'engager par friction sur le disque (voir figure 2). Afin d'établir un bon effet de freinage, il est souhaitable que la face extérieure de la matière de friction 60 soit courbée sur le même rayon et sur le même axe que la périphérie du 30 disque, de telle sorte que cette matière de friction épouse la configuration du disque. Il est toutefois assez difficile et coûteux d'usiner la face extérieure de la matière de friction pour qu'elle présente une telle courbure.
La face extérieure de la matière de friction 60 est courbée d'une 35 manière très simple et peu coûteuse. A cet effet, on moule un coussinet surélevé 61 (figures 2 et 4) sur la face extérieure de l'induit 40, ce coussinet étant conformé de telle sorte que sa face extérieure 62 présente la courbure désirée. Lorsque la matière de friction flexible 60 est liée à ce coussinet courbé, la face extérieure de la matière de fric-40 tion fléchit et prend la même courbure que celle du coussinet, si bien qu'il n'est pas nécessaire de former une courbure dans la matière de friction par usinage ou analogues.
En conséquence, le coussinet 61 est moulé solidairement et ressort vers l'extérieur de la face extérieure de l'induit 40 réalisé en 45 poudre métallique et il est moulé avec une face extérieure 62 présentant une courbure concave ayant à peu près le même rayon que la périphérie extérieure du disque rotatif 21. On fait fléchir la matière de friction 60 et on la lie sur la face extérieure du coussinet de telle sorte que la face extérieure de la matière de friction prenne automa-50 tiquement une courbure concave épousant la forme du disque 21.
Les figures 6 à 8 illustrent une autre forme de réalisation d'un frein 20a comportant les caractéristiques de l'invention. Dans ce cas, l'induit 40a est monté pour effectuer un mouvement linéaire vers et à l'écart du disque 21. A cet effet, les deux extrémités de l'induit 40a 55 sont montées sur l'enveloppe au moyen de ressorts à lame 52a qui sont identiques au ressort 52 du frein 20. Les ressorts sont quelque peu en retrait dans les parties terminales de l'enveloppe 24a et ils sont situés en dessous des bords latéraux de l'enveloppe, lesquels définissent des pôles 46a (figure 8) coopérant avec le pôle central 44a 60 pour établir un parcours pour le flux magnétique.
Une autre forme de réalisation d'un frein 20b est illustrée dans les figures 9 et 10 et elle est caractérisée, en particulier, par le fait que l'induit 40b est monté à très peu de frais sur une bande 52b pouvant fléchir élastiquement. Comme représenté en figure 9, la bande 52b 65 est définie par une languette moulée solidairement et ressortant radialement du rebord extérieur 36b du corps 32b de la bobine. La languette 52b s'étend à travers une encoche 67b ménagée dans une partie terminale de l'enveloppe 24b et elle est fixée à l'induit par un
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rivet en matière plastique 55b. Ce dernier s'étend à travers des trous pratiqués dans l'induit et la languette à laquelle il est assujetti ther-miquement.
Dès lors, la languette élastiquement flexible 52b assure le montage de l'induit 40b pour lui permettre d'effectuer un mouvement pivotant de va-et-vient pratiquement identique à celui du ressort à lame 52 du frein 20. Toutefois, cette languette peut être moulée de manière très peu coûteuse lors de la formation du corps 32b de la bobine et, ainsi, on supprime un ressort à lame séparé, de même que les vis 54 et le travail que demande la mise en place de ces vis.
Afin d'accroître l'aptitude au pivotement de la languette 52b, on peut pratiquer une rainure en forme de banane 69b (figure 9) entre cette languette et le rebord 36b du corps 32b de la bobine lorsque ce dernier est moulé. En variante, on peut prévoir une articulation dite «vive» en moulant une gorge 69b' entre la languette 52b' et le rebord 36b' comme représenté en figure 11.
5 Les figures 12 et 13 illustrent un autre frein 20c qui est analogue au frein 20b, avec cette exception que l'induit 40c est monté pour effectuer un mouvement linéaire plutôt qu'un mouvement de pivotement. Dès lors, deux languettes 52c ressortant face à face sont moulées solidairement du rebord extérieur 36c du corps de bobine 32c et
10 elles sont assemblées aux extrémités opposées de l'induit par des rivets en matière plastique 55c. Les languettes sont en retrait dans l'enveloppe 24c, les bords latéraux de cette enveloppe définissant des faces polaires 46c.
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2 feuilles dessins
Claims (8)
1. Frein électromagnétique en vue de ralentir un organe rotatif, comprenant une enveloppe de champ ayant au moins deux pôles magnétiques, un induit, un organe élastique poussant l'induit à l'écart des pôles et l'engageant avec un effet de freinage sur l'organe rotatif, de même qu'une bobine électrique supportée par cette enveloppe et pouvant fonctionner, lorsqu'elle est excitée, pour produire un flux magnétique ayant pour effet de retirer cet induit à l'écart de l'organe rotatif en le dirigeant vers les pôles, caractérisé en ce qu'il comprend une bande plate disposée dans un plan pratiquement parallèle au plan de l'induit (40), cette bande ayant une première partie fixée par rapport à cette enveloppe (24), ainsi qu'une seconde partie fixée à l'induit (40) et pouvant fléchir par rapport à cette première partie en vue d'assurer le montage de l'induit (40) pour déplacer ce dernier vers et à l'écart des pôles (44, 46).
2. Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bande comprend un ressort à lame (52) fléchissant élastiquement et s'étendant parallèlement à l'axe de l'organe rotatif (21), ce ressort à lame (52) ayant des parties terminales fixées à l'enveloppe (24), ainsi qu'une partie intermédiaire fixée à une partie terminale de l'induit (40), la partie intermédiaire du ressort à lame (52) pouvant subir une torsion par rapport aux parties terminales du ressort à lame (52) afin d'assurer le montage de l'induit (40) en vue de son pivotement vers et à l'écart des pôles (44, 46) sur un axe parallèle à l'axe de l'organe rotatif (21 ) et coïncidant avec l'axe longitudinal du ressort à lame.
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REVENDICATIONS
3. Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux bandes plates (52a) situées près des parties terminales opposées de l'induit (40a) et disposées chacune dans un plan parallèle au plan de l'induit (40a), les parties intermédiaires des ressorts (52a) pouvant fléchir par rapport à leurs parties terminales en vue d'assurer le montage de l'induit (40a) de telle sorte qu'il exécute un mouvement rectiligne vers et à l'écart des pôles (44a, 46a).
4. Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine électrique comprend un corps (32b) comportant un rebord annulaire (36b) à une de ses extrémités, cette bobine comportant également un enroulement à plusieurs spires enroulé sur ce corps (32b), le rebord (36b) constituant la première partie de la bande, de même qu'une languette (52b) formée solidairement avec et ressortant radialement du rebord (36b), tout en constituant la deuxième partie de cette bande, cette languette (52b) étant fixée à l'induit (40bj. tandis qu'elle peut pivoter par rapport à ce rebord (36b) afin d'assurer le montage de l'induit (40b) de telle sorte qu'il pivote vers et à l'écart des pôles (44b, 46b) sur un axe parallèle à l'axe de l'organe rotatif (21 ).
5. Frein électromagnétique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rebord (36b) et la languette (52b) sont réalisés en une matière élastiquement flexible, tandis qu'une rainure (69b) est pratiquée à travers cette matière entre le rebord (36b) et la languette (52b) afin de faciliter le pivotement de cette languette (52b) par rapport à ce rebord.
6. Frein électromagnétique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rebord (36b) et la languette (52b) sont réalisés en une matière élastiquement flexible, tandis qu'une gorge (69b') est pratiquée dans cette matière entre le rebord (36b) et la languette (52b) afin de faciliter le pivotement de cette languette (52b) par rapport à ce rebord (36b).
7. Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux bandes plates situées près des parties terminales opposées de l'induit (40c) et disposées chacune dans un plan parallèle au plan de l'induit (40c), la bobine comportant un corps (62c) ayant un rebord annulaire (36c) à une extrémité, cette bobine comportant également un enroulement à plusieurs spires enroulé sur ce corps (32c), la première partie de chacune de ces bandes étant constituée par le rebord (36c), des languettes (52c) formées solidairement de et ressortant radialement dans des directions opposées â partir de ce rebord (36c), tout en constituant les deuxièmes parties de ces bandes, ces languettes (52c) étant fixées aux parties terminales opposées de l'induit (40c), tandis qu'elles peuvent fléchir par rapport au rebord (36c) afin d'assurer le montage de l'induit (40c) de telle sorte qu'il exécute un mouvement rectiligne vers et à l'écart des pôles (44c, 46c).
8. Frein électromagnétique suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend également un coussinet (61) formé solidairement de et ressortant extérieurement du côté extérieur de l'induit (40j, la face extérieure (62) de ce coussinet (61) présentant une courbure concave sur un axe parallèle à l'axe de l'organe rotatif (21), de même qu'une pièce de matière de friction flexible (60) liée à la face extérieure (62) de ce coussinet (61) et ayant une face extérieure présentant une courbure égale à la courbure du coussinet (61).
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