Brevet FR2013224A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne un moteur à embrayage du type comprenant un plateau à embrayage et un plateau,de freinage calés l'un à côté de l'autre sur un arbre secondaire du moteur et qui sont mobiles en direction axiale, ainsi qu'un électroaimant cons-5 titué de deux bobinages annulaires coaxiaux audit arbre secondaire et qui peuvent être excités sélectrivement pour faire coopérer par l'intermédiaire de garnitures de frottement ledit plateau d'embrayage avec un volant calé sur un arbre moteur ou le plateau de freinage avec une butée de freinage» 10 Dans un moteur à embrayage connu comprenant un ensemble d'em brayage et de freinage à friction et à commande électromagnétique (tel que décrit dans la demande de brevet allemand D A S n°1265 843 déposée le 2 Juin 1965 au nom de Firma Frankl & Kirchner Fa-brik fîir Electromotoren und elektrische Apparate) le plateau 15 d'embrayage et le plateau de freinage sont fixés sur les parties radiales extérieures de disques annulaires élastiques reliés fixes à l'arbre secondaire. Des aimants de freinage et d'embrayage annulaires dont le diamètre extérieur correspond au diamètre des plateaux d'embrayage et de freinage, sont montés fixes en regard 20 des surfaces opposées des deux plateaux. Les parties radiales extérieures des deux plateaux constituent l'armature de l'aimant tandis que les garnitures d'embrayage sont fixées sur les parties intérieures du plateau d'embrayage et du plateau de freinage.Lors d'une excitation desdits aimants lesdites garnitures sont appli-25 quées sur une partie entourée coaxialement par l'aimant d'embrayage du plateau d'embrayage ou sur une butée de freinage fixe entourée coaxialement par l'aimant dè freinage.Dans le moteur connu le diamètre des garnitures est nécessairement considérablement plus réduit que celui du plateau d'embrayage et du plateau de 30 freinage. Les surfaces de frottement sont ainsi relativement réduites. Les aimants doivent ainsi avoir une force considérable pour transmettre ou freiner rapidement un moment de force prédéterminé. L'énergie consommée par les aimants est de plus augmentée parce que les aimants doivent vaincre les forces de retenue exer-35 cées par lesdits disques élastiques.Le rendement de l'embrayage, défini comme rapport entre la force transmise et les ampères nécessaires à cet effet, est ainsi faible.A cause du nombre d'enroulements l'aimant présente une importante inertie magnétique. L'embrayage et le frein ne répondent ainsi que len-40 tement . De plus un tel moteur présente 1 ' in - 69 20057 2 2013224 convénient essentiel de la chaleur de frottement qui est produite dans un plan radial intérieur et ne peut ainsi être évacuée que difficilement et d'une manière insuffisante» Dans un autre moteur à embrayage connu comprenant 5 un embrayage et un frein à friction et à commande électromagnétique (brevet américain n° 3 254 746) l'utilisation de ressorts de retenue est évitée grâce à l'axiale libre des plateaux d'embrayage et de freinage sur une partie cannelée de l'arbre secondaire» Mais dans ce cas lesdits plateaux s'étendent dans un évi-10 dement en forme de cuvette pratiqué dans la surface radiale située en regard de l'arbre secondaire du volant et radialement à l'intérieur des aimants de manière que les garnitures de frottement soient d'un faible diamètre et présentent une surface active réduite. Le rendement et le temps de réponse ainsi que l'éva-15 cuation de la chaleur de frottement sont dans ce cas insuffisants. De plus ce moteur est relativement long et ne peut ainsi pas être utilisé pour certaines applications. L'invention a pour objet de concevoir un moteur à embrayage comprenant un embrayage et un frein à friction et à 20 commande électromagnétique et dans lequel les ampères par nombre de spires est faible pour le transfert d'une force déterminée et l'évacuation de la chaleur de frottement est améliorée» Dans le moteur selon l'invention ledit volant, ledit plateau d'embrayage, ledit plateau de freinage, ladite butée 25 de freinage et lesdites garnitures sont sensiblement d'un même diamètre, lesdits bobinages étant logés l'un à cSté de l'autre dans un boîtier s'étendant dans un espace libre annulaire ménagé entre les parties radiales extérieures audit plateau d'em-braykge et audit plateau de freinage et qui comprend des ailes 30 extérieures entourant au moins partiellement coaxialement et à une faible distance radiale ledit volant et ladite butée de freinage. On obtient ainsi des surfaces de frottement considérables tout en maintenant la longueur du moteur à une valeur- réduite. Le nombre de spires du bobinage d'embrayage et du bobina-35 ge de freinage est ainsi relativement réduit pour une charge à transmettre prédéterminée. L'inertie magnétique est faible. Les plateaux d'embrayage et de freinage peuvent sans difficulté comprendre une masse excentrique. Le temps de réponse d'embrayage et de freinage est réduit. Lors de l'emploi d'un tel moteur 40 dans des machines à coudre industrielles on peut ainsi effectuer 69 20057 3 2013224 un nombre très élevé/mouvements d'aiguille par seconde. La chaleur de frottement est produite dans des zones radiales extérieures et peut ainsi être évacuée sans difficultés. Suivant un autre mode de réalisation du moteur selon 5 l'invention les deux courants magnétiques produits par lesdits bobinages et qui traversent le plateau d'embrayage et le plateau de freinage respectivement s'étendent suivant une voie telle que l'excitation de l'un des bobinages se traduit par une commande dans un même sens du plateau d'embrayage ou de freinage. Ceci 10 présente l'avantage que lors de 1'actionnament de l'embrayage le plateau de freinage est automatiquement desseré grâce au courant de dispersion magnétique du bobinage d'embrayage. On obtient un entrainement automatique du plateau d'embrayage ou du plateau de freinage lorsque, selon l'inven-15 tion, les éléments conducteurs magnétiques du plateau d'embrayage et de freinage sont situés les uns au voisinage proche des autres. De préférence les pôles de 11 électroaimant sont constitués par les parties situées radialement à l'intérieur desdi-20 tes garnitures du plateau d'embrayage et du plateau de freinage. Suivant un autre mode de réalisation du moteur selon l'invention, le plateau d'embrayage et le plateau de freinage comprennent respectivement un moyeu entouré par ledit boîtier de bobinage et sur lequel est montée une bague s'étendant axia-25 lement en regard dudit volant ou de ladite butée de freinage et qui supporte ladite garniture de frottement. On peut ainsi obtenir, sous des conditions magnétiques avantageuses (une résistance magnétique très faible dans la voie du courant magnétique et line importante efficacité de l'embrayage) un moment d'inertie 30 mécanique très faible, parce que les bagues supportant les garnitures ont une masse très réduite. De préférencelesdites bagues sont montées d'une mar-nière amovible sur les moyeux correspondants, de manière qu'on puisse facilement remplacer les garnitures usagées. 35 . Selon l'invention le rattrapage de l'usure axiale dudit plateau.d'embrayage et dudit plateau de freinage est effectué à l'aide de rondelles insérées entre lesdites bagues et les moyeux correspondants. Lorsque la garniture usagée- présente une réduction, d.'épaisseur de par exemple 2 mm, il * suffit d'in-.40 sérer entre la bague, et le moyeu correspondant une rondelle 69 20057 4 2013224 d'une épaisseur de 2 mm pour obtenir le fonctionnement initial d'un embrayage neuf. Un tel réglage peut être effectué rapidement et avec précision par un personnel non-spécialisé. L'évacuation de la chaleur de frottement est amélio-5 rée grâce au fait que ledit volant, ledit plateau d'embrayage, ledit plateau de freinage et ladite butée présentent des canaux de refroidissement reliés entre eux et à travers lesquels est refoulé de l'air de refroidissement envoyé par des ailettes prévues sur ledit volant. 10 De préférence, ledit volant comporte un corps de vo lant et une partie de disque coopérant avec ledit plateau d'embrayage, entre ledit corps et ledit disque, étant ménagée une fente pour le passage de l'air de refroidissement. De plus le moteur selon l'invention présente entre 15 la butée de freinage et ledit plateau à palier supportant l'arbre secondaire une fente pour le passage de l'air de refroidissement, à laquelle est envoyé de l'air de refroidissement à travers des ouvertures pratiquées dans ledit plateau à palier. On obtient ainsi en plus des importantes surfaces de 20 frottement des surfaces de refroidissement très importantes et ainsi un refroidissement optimal. L'air de refroidissement couvue toute la surface des parties coopérant avec les garnitures de frottement du volant et dé la butée de freinage. D'autres réalisations, avantages et applications 25 ressortiront de la description qui va suivre, et en se référant à la figure annexée montrant à titre d'exemple un mode de réalisation du moteur à embrayage. La figure unique annexée est une vue en coupe d'une partie de la partie secondaire d'un moteur à embrayage selon 30 1'invention. Sur cette figure la référence I désigne un arbre moteur tournant à une vitesse constante de par exemple 3000 tr/min et sur lequel est calé un volant 2. Le volant 2 comporte un corps de volant 3 et un plateau 4 reliés entre eux par exemple 35 au moyen de trois bras décalés de 120° les uns par rapport aux autres et qui délimitent ainsi des fentes 5 pour le passage de l'air de refroidissement. L'un des trois bras est représenté en 6. Sur sa surface radiale s'étendant en regard du moteur le corps de volant comporte des ailettes de refroidissement 7- Des 40 canaux de refroidissement 8 traversent le volant en direction 69 20057 5 2013224 axiale. Dans le moyeu 1C d'un plateau à palier 11 est logé un arbre secondaire ou un arbre mené 12. Sur cet arbre 12 peut être calée par exemple une poulie à gorge (non-représentée) re-5 liée par l'intermédiaire d'une courroie à un arbre de travail, par exemple à l'arbre principal d'une machine à coudre. L'extrémité intérieure de l'arbre secondaire 12 supporte un plateau d'embraye. ;e 14 et un plateau de freinage 15 calés sur ledit arbre mais mobiles en direction axiale dans des limites prédéter-10 minées. A cet effet un manchon 16 à section à gorge est engagé sur l'extrémité de l'arbre secondaire 12 et coopère avec une section correspondante du plateau d'embrayage 14 et du plateau de freinage 15. La douille 16 est fabriquée en une matière qui est une mauvaise conductrice magnétique et de préférence en une ma-15 tière plastique. Le plateau d'embrayage 14 comprend un moyeu 18 en une matière conductrice magnétique et qui est vissée sur une bague 19 de préférence en aluminium située en regard du volant 2. Sur la surface s'étendant en regard du volant 2 de ladite bague 20 19 est fixée une garniture d'embrayage 20. D'une manière correspondante le plateau de freinage 15 est constitué d'un moyeu magnétique 21 et d'une bague en aluminium 22- vissée sur ledit moyeu et qui comporte sur sa surface opposée au plateau d'embrayage line garniture d'embrayage 23. Le plateau d'embrayage 14 et le 25 plateau de freinage 15 comprennent des canaux de refroidissement axiaux 24, 25. Sn regard au plateau de freinage 15 est prévue une butée de freinage 27 reliée par l'intermédiaire d'entre-toises 28 au plateau à palier 11 et qui comprend un canal de refroidissement axial 30. Entre lesdites entretoises 28 sont ména-30 gées des ouvertures radiales 29 pour le passage de l'air de refroidissement. Le volant 2, les baguas 19, 22 supportant les garnitures du plateau d'embrayage 14 et du plateau de freinage 15 et la butée de freinage 27 sont sensiblement d'un même diamètre comme représenté à la figure annexée. 35 L'espace libre annulaire 31 entre les deux bagues 19, 22 s'étendant radialement au delà des moyeux 18, 21 s'étend un boîtier de bobinage constitué dans le mode de réalisation représenté ici par deux bagues en un profilé de tôle 32, 33 s'étendant axialement l'une à côté de l'autre et qui sont reliées 40 entre elles par une soudure. Chaque bague 32, 33 supporte un BADOFUGiNAU 69 20057 6 2013224 bobinage annulaire 35 respectivement dont le bobinage 34 entoure le moyeu 18 du plateau d'embrayage 14 et le bobinage 35 le moyeu 21 du plateau de freinage 15. Les ailes radialement extérieures 365 37 desdites bagues entourent le plateau 4 du volant 5 2 et la butée de freinage 27 à une faible distance radiale. Le boîtier de bobinage 32, 33 comporte sur sa surface extérieure une chemise de refroidissement 38 munie d'ailettes de refroidissement 39 et est bloqué entre le boîtier de moteur 40 et le plateau à palier 11 comportant également des ailettes de refroidis-10 sement 41. tient un courant magnétique 42 traversant la bague de tôle 32 en entourant le bobinage 34 et qui parcourt l'espace libre axial ménagé entre la bague 32 et le moyeu 18, traverse le plateau d'em-15 brayage 14, s'étend à partir de celui-ci d'ans l'espace libre radial ménagé entre la surface frontale 43 constituant le pôle magnétique du moyeu 18 vers le disque magnétique 4 du volant 2 et retourne à travers l'espace libre ménagé entre le disque 4 et l'aile 36 vers la bague en tôle 32. Le plateau d'embrayage 14 20 est ainsi avancé contre le volant 2 de manière que la garniture 20 soit appliquée contre le disque 4. L'arbre secondaire 12 est ainsi relié à l'arbre moteur 1. ge 355 on obtient un courant magnétique 42 traversant la bague 25 en tôle 33 et la butée de freinage magnétique 27, et qui s'étend à travers la surface frontale 44 servant de pôle magnétique au moyeu 21 et le plateau de freinage 15 et retourne à travers le moyeu 21 vers ladite bague en tôle. Le plateau de freinage 15 est ainsi avancé sur la douille 16 vers la butée de freinage et 30 la garniture d'embrayage 23 est appliquée sur ladite butée.L'arbre secondaire 12 coupé de l'arbre moteur 1 est ainsi freiné. d'embrayage et de freinage selon l'invention est d'une construction très compacte. La distance axiale en particulier entre le 35 volant 2 et la butée 27 est très-réduite pour un moteur à embrayage à commande électromagnétique. Ceci présente l'avantage que les dimensions du moteur selon l'invention correspondent à cellœ des moteurs à embrayages classiques à commande mécanique et que la plus grande partie des composants classiques soit utilisa-40 bles sans modifications.. Les garnitures d'embrayage 20,. 23 sont Lorsque le bobinage d'embrayage 34 est excité on ob- Lorsqu'on excite par contre l'enroulement de freina- Comme on le voit à la figure annexée, l'ensemble 69 20057 7 2013224 d'un diamètre relativement important et notamment d'un diamètre égal à celui du moteur. Leurs suirfaces sont ainsi particulièrement importantes et on obtient ainsi une force magnétique égale, un moment de rotation considérablement plus important que celui 5 obtenu dans des moteurs à embrayage à commande électromagnétique connus. La masse de rotation du plateau d'embrayage 14 et du plateau de freinage 15 -est réduite. Les forces exercées par des ressorts ne s'opposent pas aux forces d1actionnement, parce que les moyeux 18, 21 des plateaux 14 et 15 sont situés l'un dans le voi-10 sinage très proche de l'autre de manière que 1'actionnement du plateau d'embrayage entraîne un déblocage du plateau de freinage et vice versa. Après un démontage du plateau à palier 11 on peut facilement remplacer les garnitures d'embrayage 20, 23 usées en 15 dévissant les bagues 19, 22 et en remplaçant celles-ci par des bagues nouvelles munies de garnitures nouvelles. Il est particulièrement avantageux que l'usure des garnitures d'embrayage puisse être rattrapée en insérant entre les bagues 19» 20 et leurs épaulements de support sur les moyeux 18, 21 des rondelles dont 20 l'épaisseur correspond au degré d'usure des garnitures d'embrayage. La chaleur produite par les bobinages et par le frottement des garnitures est conduite à travers la chemise de refroidissement directement vers l'extérieur. L'évacuation de la 25 chaleur est considérablement améliorée par le fait que les ailettes de refroidissement 7 âu volant 2 à rotation continue aspirent de l'air à travers les ouvertures 46 du plateau à palier. Cet air d.e refroidissement s'écoule, comme indiqué à la figure a travers annexée/la fente 29, les canaux 30, 25, 24, la fente 26 et le 30 canal 8. Il est évacué à travers des ouvertures 48, 49 prévues dans le boîtier de moteur 40. Les surfaces opposées aux garnitures 20, 23 de la butée de freinage 27 et du disque 4 du volant 2 sont ainsi entièrement exposées au courant d'air de refroidissement. 35 On peut bien entendu remplacer la butée de freinage fixe 27 par un disque de freinage rotatif du type tel que décrit dans la demande de brevet allemand D A S n° 1 159 7^5 déposée le 31 Octobre 1959 au nom de Firma-Quick-Rotan, Motoren G.m.b.H. un tel disque rotatif peut être entraîné à une vitesse égale ou 40 inférieure à celle du plateau d'embrayage, mais en un sens oppo 69 20057 8 2013224 sé à celui dudit plateau pour obtenir un entraînement à deux vitesses ou en sens opposé. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté, on pourra 5 y apporter de nombreuses modifications sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 69 20057 9 2013224 R_E V E N D_î_Ç_A_T_I_0_N_S 1° - Moteur à embrayage du type comprenant un plateau d'embrayage et un plateau de freinage calés l'un à côté de l'autre sur un arbre secondaire du moteur et qui sont mobiles en di-5 rection axiale, ainsi qu'un électro-aimant constitué de deux bobinages annulaires coaxiaux audit arbre secondaire et qui peuvent être excités sélectivement pour faire coopérer, par l'intermédiaire de garnitures de frottement, ledit plateau d'embrayage avec un volant calé sur un arbre moteur ou le plateau de freina-10 ge avec une butée de freinage, caractérisé en ce que ledit volant, ledit plateau d'embrayage, ledit plateau de freinage, ladite butée de freinage et lesdites garnitures sont sensiblement d'un même diamètre, lesdits bobinages étant logés l'un à côté de l'autre dans un boîtier s'étendant dans un espace libre annulaire 15 ménagé entre les parties radiales extérieures dudit plateau d'embrayage et dudit plateau de freinage et qui comprend des ailes extérieures entourant au moins partiellement coaxialement et à une faible distance radiale ledit volant et ladite butée de freinage* 20 2® - Moteur à embrayage suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce que les deux courants magnétiques produits par lesdits bobinages et qui traversent le plateau d'embrayage et le plateau de freinage respectivement s'étendent suivant une voie telle que l'excitation de l'un des bobinages se traduit par une 25 commande dans un même sens du plateau d'embrayage ou de freinage. 3° - Moteur à embrayage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments conducteurs magnétiques du plateau d'embrayage et de freinage sont situés les uns au voisinage proche des autres. 30 4° - Moteur à embrayage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pôles de 1*électro-aimant sont constitués par les parties situées radialement à l'intérieur desdites garnitures du plateau d'embrayage et du plateau de freinage. 5° - Moteur à embrayage suivant l'une des revendications 35 1 à 4, caractérisé en ce que le plateau d'embrayage et le plateau de freinage comprennent respectivement un moyeu entouré par ledit boîtier de bobinage et sur lequel est montée une bague s'étendant axialement en regard dudit volant ou de ladite butée de freinage et qui supporte ladite garniture de frottement. 40 6° - Moteur à embrayage suivant la revendication 5, ca 69 20057 10 2013224 ractérisé en ce que lesdites bagues sont montées d'une manière amovible sur les moyeux correspondants. 7e — Moteur à embrayage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le rattrapage de l'usure axiale dudit pla-5 teau d'embrayage et dudit plateau de freinage est effectué à l'aide de rondelles insérées entre lesdites bagues et les moyeux correspondants. 8° - Moteur à embrayage suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit volant, ledit plateau d'em-10 brayage, ledit plateau de freinage et ladite butée présentent des canaux de refroidissement reliés entre eux et à travers lesquels est refoulé de l'air de refroidissement envoyé par des ailettes prévues sur ledit volant. 9° - Moteur à embrayage suivant la revendication 8, ca-15 ractérisé en ce que ledit volant comporte un corps de volant et une partie de disque coopérant avec ledit plateau d'embrayage, entre ledit corps et ledit disque étant ménagée une fente pour le passage de l'air de refroidissement. 10° - Mo te tir à embrayage suivant l'une des revendications 20 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il présente, entre la butée de freinage et ledit plateau à palier supportant l'arbre secondaire, une fente pour le passage de l'air de refroidissement à laquelle est envoyé de l'air de refroidissement à travers des ouvertures pratiquées dans ledit plateau à palier.