Brevet FR2008562A1 — publié le 19700123

La présente invention est relative a un embrayage électromagnétique du type comportant un plateau inducteur solidaire en rotation d'un des deux arbres en présence (par exemple l'arbre menant) et formé avec deux faces polaires annulaires et coaxiales encadrant 5 la bobine inductrice, ainsi qu'une armature en matière magnétiquement perméable disposée en face du plateau et solidaire en rotation de l'arbre mené ou de tout autre organe analogue, ladite armature étant montée sur celui-ci avec possibilité de coulissement axial afin de pouvoir entrer en contact avec ledit plateau et solidariser 10 ainsi par friction les deux arbres lorsque la bobine inductrice est convenablement excitée. Dans ce type d'embrayage, il est de pratique courante de prévoir un ressort de rappel pour décoller l'armature du plateau une fois la bobine désexcitée, ce ressort de rappel devant être naturel-15 lement assez énergique pour vaincre la force d'attraction due au magnétisme rémanent» Il en résulte inévitablement une réduction du couple maximum transmissible, puisque celui-ci est fonction de la pression de contact de l'armature sur le plateau en position embrayée et que cette pression est elle-même la résultante de l'attraction 20 magnétique et de l'effort antagoniste développé par le ressort de rappel. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé d'adjoindre à l'embrayage une armature auxiliaire destinée h comprimer le ressort de rappel et à supprimer ainsi son action tant que la bobine induc-25 trice est maintenue sous tension; mais il va de soi que cet artifice est coûteux puisqu'il requiert l'emploi d'organes supplémentaires usinés avec précision et qu'il oblige par ailleurs à surdimensionner la bobine inductrice. La présente invention a pour objet un mode de construction de 30 l'armature qui facilite son décollement en combattant aussi énergi-quement les effets du magnétisme rémanent que le font les habituels ressorts de rappel, mais sans toutefois réduire le couple maximum transmissible ni accroître notablement le coût de fabrication de l'embrayage. Ce résultat est atteint, conformément à l'invention, 35 en construisant l'armature avec deux surfaces de contact annulaires et coaxiales respectivement disposées en regard des faces polaires du plateau inducteur et en la munissant de moyens élastiques tendant à déplacer axialement l'une de ces surfaces par rapport à l'autre dans le sens qui 1*écarte de la face polaire correspondante du pla-40 teau inducteur. Ces moyens élastiques agissent ainsi à la manière 69 15393 2008562 d'un ressort de .rappel sur une partâe de l'armature lorsque la-bobine inductrice cesse d'être excitée, mais sans réduire cependant sa pression moyenne d'application sur le plateau en position embrayée puisque l'effort soustractif de 'rappel .qu'ils exercent alors 5 - sur une partie de l'armature (correspondant de préférence a la surface de contact interne) est reporté par réaction élastjque;sur l'autre partie et s'y ajoute à l'effet de l'attraction magnétique. Four éviter que le décollement de l'armature ne soit freiné par les résistances passives de frottement entre pièces coulissantes 10 qui prennent naissance sous l'effet du couple transmis par l'embrayage, on peut avantageusement construire l'armature de telle façon que sa surface de contact interne, sur laquelle s'exerce l'effort de rappel développé par les moyens élastiques précités, ne participe que peu ou pas à la transmission du couple, 15 L'invention offre encore l'avantage de permettre un traite ment sélectif des surfaces de contact externe et interne de l'armature ou des faces polaires correspondantes du plateau inducteur,, C'est ainsi que la surface externe, qui est soumise à la plus forte pression de contact puisqu'à la force d'attraction magnétique s'a-20 joute la réaction des moyens élastiques de rappel ue la surface interne, peut être trempée ou cémentée pour éviter le risque de soudage superficiel ou d'excoriation. Ce traitement présentera en outre l'avantage de rendre moins rapide l'usure des surfaces soumises aux plus fortes pressions de contact et d'obtenir ainsi une usure 25 comparable des surfaces interne et externe, avec un rapport pratiquement constant entre leurs pressions d'application respectives pendant toute la durée de vie prévisible de l'embrayage. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de quelques 30 modes préférentiels d'exécution, donnés à simple titre d'exemple et en se référant aux dessins ci-annexés, on lesquels: La Fig. 1 montre en coupe axiale un premier mode de réalisation d'embrayage électro-magnétique suivant l'invention, représenté en position embreyc'e; 35 La Pi g. 2 est une demi-coupc- d'un second mode de réalisation, représenté cette iois en position débrayée; La Fig. 5 illusti»" un détail constructif du mode de réalisation précédent; La Fig. 4 montre en coupe axiale un troisième mode de" réali-40 sation, représenté lui aussi en position débrayée. COPY 69 15393 2008562 L'embrayage électro-magnétique illustré par la Fig„ 1 comprend un plateau inducteur 12 portant une bobine 10 logée dans une gorge annulaire, entre deux parois de circuit magnétique 14 et 16 définissant à leurs extrémités deux faces polaires annulaires et 5 coaxiales. Le moyeu 18 du plateau est calé sur l'un ou l'autre des deux arbres en présence, par exemple l'arbre menant 20, par clave-tage ou tout autre moyen connu. En face du plateau inducteur 12 et coaxialement à celui-ci est disposée une armature 22 en matière magnétiquement perméable, 10 qui se compose de deux éléments coaxiaux 24 et 26 en forme de couronnes circulaires, mobiles axialement l'un par rapport à l'autre et définissant deux surfaces de contact distinctes respectivement en regard des faces polaires 14 et 16 du plateau inducteur. Les éléments d'armature 24 et 26 sont liés l'un à l'autre par une série 15 de ressorts à lame 28 attachés par leurs extrémités auxdits éléments et cambrés de manière à maintenir l'élément interne 24 normalement écarté de la face polaire correspondante 14 du plateau inducteur. L'élément externe 26 est solidarisé en rotation avec une plaque circulaire 30 elle-même calée sur l'arbre mené (non représenté), la ?0 liaison entre les deux pièces étant assurée au moyen de broches 32 permettant le coulissement axial dudit élément; en variante, cette liaison pourrait être réalisée de toute autre manière, telle par exemple que celle qui sera décrite à propos de la Fig. 4. Les éléments 24 et 26 de l'armature sont formés avec des épau-25 lements 44 et 46, respectivement, destinés à limiter le déplacement axial de l'élément interne 24 en direction du plateau inducteur et à maintenir ainsi entre cet élément et la face polaire correspondante 14 un étroit entrefer 34 lorsque les pièces sont en position embrayée comme illustré Fig. 1 (l'importance de l'entrefer 34 a été 30 volontairement exagérée pour la clarté du dessin). L'élément interne 24 de l'armature ne peut donc, dans ce mode de réalisation, venir au contact de la face polaire 14 et tout le couple transmis de l'arbre menant à l'arbre mené l'est nécessairement par la face polaire externe 16 du plateau inducteur et la surface de contact 35 correspondante de l'élément d'armature 26. Aucune résistance passive de friction ne vient dans ces conditions s'opposer au libre déplacement axial de l'élément d'armature 24. La Fig. 2 des dessins ci-annexés illustre un second mode de réalisation d'embrayage selon l'invention, représenté cette fois en 40 position débrayée. Sous la poussée des ressorts à lame 28, l'élé- COPY 69 15393 2008562 ment interne 124 de l'armature 122 s'écarte de la face polaire correspondante 14 du plateau inducteur d'une distance très supérieure à celle qui définit la position relative de l'élément externe 126. Dans cette variante d'exécution, les épaulements 44, 46 sont suppri-5 més et l'élément interne 124 est ainsi libre de venir au contact de la face polaire correspondante 14 du plateau inducteur lorsque la bobine est excitée. Il participe ainsi a la transmission du couple entre arbre menant et arbre mené et doit de ce fait être solidarisé en rotation avec l'élément 126, par exemple au moyen d'un système 10 de cannelures périphériques autorisant un libre mouvement•relatif des deux éléments en direction axiale. A noter également que ces cannelures offrent une surface totale de contact plus étendue, et donc permettent une meilleure transmission du flux magnétique entre les deux éléments de l'armature que les épaulements précédemment 15 décrits« La Fig. 3 montre comment le mouvement de recul de l'élément interne 124 de l'armature peut être limité, par rapport à l'élément externe 126, au moyen d'organes de butée 25 fixés à l'élément extea> ne par des rivets ou vis 27. Cette disposition permet l'emploi de 20 ressorts 28 précontraints qui sont susceptibles d'exercer un effort de rappel plus important sur l'élément interne 124, et donc de provoquer un décollement encore plus franc de l'armature lorsque la bobine inductrice cesse d'être excitée. Les deux modes de réalisation ci-dessus décrits ont, comme on 25 a pu l'observer, ceci de commun que l'armature se compose de deux éléments distincts emboîtés l'un dans l'autre, chacun d'eux ne couvrant qu'une seule face polaire du plateau inducteur et ne pouvant donc à lui seul assurer la fermeture complète du circuit magnétique. Il est encore possible, comme le montre la Fig. 4, de mettre 30 en oeuvre l'invention en utilisant une armature réalisée d'une seule pièce pourvu que celle-ci présente une élasticité suffisante. En ce cas, l'armature se compose d'une plaque circulaire 222 légèrement cambrée en forme de calotte sphérique (dont le rayon de courbature a été volontairement éxagéré sur le dessin pour en faciliter la leo— 35 ture), orientée de façon a présenter sa face concave vers le plateau inducteur. Les surfaces de contact de l'armature sont alors représentées par deux zones circulaires 224 et 226 de cette face concave, définies par leur coïncidence avec les faces polaires respectives 14 et 16 du plateau inducteur. La plaque 222 est portée par un pla-40 teau de guidage 30 calé sur l'arbre mené (non représenté), et en est 69 15393 2008562 solidarisée en rotation tout en conservant sa mobilité axiale grâce à un système de rainures et encoches périphériques 232. I^élasticL-té propre de la plaque 222 rend superflus les ressorts 28 des exécutions précédemment décrites. 5 Le mode de fonctionnement commun aux diverses formes d'exécu tion ci-dessus peut ainsi se résumer: L'embrayage étant supposé initialement dans la position débrayée illustrée par la Fig. 2 du dessin, la mise sous tension de la bobine inductrice 10 fait circulér un flux magnétique à travers 10 la plateau inducteur 12, 14, 16 et les éléments d'armature 24, 26. Dès que la force d'attraction magnétique qui en résulte atteint une valeur suffisante pour vaincre les résistances passives de frottement entre l'élément externe 26 de l'armature et les broches de guidage 32 qui le supportent, cet élément s'avance axialement de la va-15 leur de l'étroit entrefer 36 et entre en contact avec la face polaire externe 16 du plateau inducteur. C'est ensuite au tour de l'élément interne 24 de se mouvoir axialement vers la face polaire correspondante 14 en réponse à la force d'attraction magnétique, son mouvement étant limité suivant le cas soit par les épaulements 44, 20 46 prévue; à cet effet soit par son entrée en contact direct avec le plateau inducteur. Dans tous les cas, le mouvement de la surface de contact interne de l'armature en direction du plateau s'accompagne d'un bandage des ressorts à lame 28 ou de la plaque élastique 222 qui a pour effet de réduire la pression d'application effective 25 de cette surface de contact sur la face polaire correspondante du plateau en accrofmnt d'autant, par effet de réaction élastique, celle de la surface de contact externe sur la face polaire qui lui est associée. Ainsi se trouvent à la fois accru le rayon du cercle moyen de friction entre plateau et armature, et supprimé l'effet 30 soustractif des habituels ressorts de rappel de l'armature. Lorsque la bobine 10 cesse d'être excitée, la détente des ressorts 28 ou de la plaque élastique 222 rappelle immédiatement l'élément interne 24, 124 ou ~lâ . zone de contact 224 vers sa position rétractée et recrée ainsi un important entrefer au droit de la face 35 polaire interne 14. L'accroissement de réluctance qui en résulte pour l'ensemble du circuit magnétique provoque la quasi-annulation des effets du magnétisme rémanent, et le couple transmis par l'embrayage suffit amplement à décoller alors la partie externe de l'armature du plateau inducteur, ramenant ainsi l'ensemble en position 40 débrayée. L'élément externe 26 ou 126 de l'armature, sur lequel 69 15393 6 2008562 n'agit plus aucune force d'attraction en direction du plateau, peut rester au contact même de ce dernier sans participer à sa rotation, ou s'en trouver plus ou moins écarté sous l'effet de vibrations; en variante, un très léger ressort de rappel, n'exerçant aucun effort 5 antagoniste notable en position embrayée, peut l'en écarter plus franchement sans remettre en cause aucun des avantages offerts par, l'invention. Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus décrits, il peut être avantageux, suivant une autre caractéristique de l'inven-10 tion, de traiter la face polaire externe 16 du plateau inducteur, ou en variante la surface de contact de l'armature qui lui est associée, pour en accroître la dureté superficielle et parer ainsi au risque d'excox iaition ou de soudage réciproque des surfaces coopérantes. Parmi les nombreux traitements applicables peuvent être ci-15 tés notamment la trempe, la cémentation, le durcissement par induction, le dépôt d'un revêtement métallique à haute résistance, etc.. En plus des avantages précédents, un tel traitement sélectif des -surfaces de contact offre celui d'accroître la résistance à l'usure des surfaces externes, qui normalement s'usent plus vite que les 20 surfaces internes, et.d'uniformiser ainsi leurs taux respectifs d'usure en cours de service. Il en résulte, bien entendu, une régularité de fonctionnement accrue pour l'embrayage ainsi constitué. Il doit être enfin compris que les divers modes de réalisation décrits n'ont été choisis qu'aux fins d'illustration de l'in-25 vention et ne sauraient en limiter la portée qui s'étend.au contraire à toute variante facile à imaginer, notamment par substitution de moyens équivalents. 69 15393 2008562 REVENDICATIONS 1. Embrayage électro-magnétique du type comportant un plateau inducteur solidaire en rotation d'un des arbres en présence et formé avec deux faces polaires annulaires et coaxiales encadrant la bobine inductrice, ainsi qu'une armature en matière magnétique-5 ment perméable disposée en face du plateau et solidaire en rotation du second arbre ou autre organe analogue, ladite armature étant montée avec possibilité de coulissement axial afin de pouvoir entrer en contact avec ledit plateau et solidariser ainsi par friction les deux arbres lorsque la bobine inductrice est convenablement excitée, 10 caractérisé en ce que l'armature comporte deux surfaces de contact annulaires et coaxiales respectivemerit disposées en regard des faces polaires du plateau inducteur, ainsi que rie» moyens élastiques tendant à déplacer axialement l'une de ces surfaces par rapport à l'autre dans le sens qui 1'écarte de la face polaire correspondante 15 du plateau inducteur. 2. Embrayage électro-magnétique selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'armature se compose de deux éléments coa-xiaux en forme de couronnes circulaires mobiles axialement l'un par rapport à l'autre et définissant chacun l'une des surfaces de con- 20 tact précitées, l'élément extérieur étant monté coulissant par rapport au second arbre et étant Solidaire en rotation de celui-ci. 3» Embrayage électro-magnétique selon la Revendication 2, caractérisé en ce que les deux éléments de l'armature sont liés l'un à l'autre par des ressorts à lame qui maintiennent l'élément 25 interne normalement écarté de la face polaire correspondante du plateau inducteur. 4. Embrayage électro-magnétique selon la Revendication 3, caractérisé en ce que des épaulements ou autres moyens de butée sont formés sur lesdits éléments de l'armature en vue de limiter le dé- 30 placement axial de l'élément interne en direction du plateau inducteur et de maintenir ainsi entre eux un étroit entrefer. 5. Embrayage électro-magnétique selon la Revendication 3, caractérisé en ce que l'élément interne de l'armature est libre de venir au contact de la face polaire correspondante du plateau in- 35 ducteur en réponse à l'excitation de la bobine, et est solidarisé en rotation avec l'élément externe par un système de cannelures périphériques. 6» Embrayage électro-magnétique selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'armature est constituée d'une seule pièce 69 15393 2008562 en forme de plaque circulaire cambrée réalisée en un matériau magnétique doué d'élasticité, ladite plaque étant orientée de façon à présenter sa face concave vers le plateau inducteur et étant montée coulissante par rapport au second arbre et solidaire en rota-5 tion de celui-ci. 70 Embrayage électro-magnétique selon l'une quelconque des Revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de contact externe de l'armature et/ou celle de la face polaire correspondante du plateau inducteur est soumise à un traitement de durcisse-10 ment superficielo _