Brevet FR2346609A1 — publié le 19771028

La utilise de façon courante des amortisseurs rotatifs de types et de formes variés sur les machines rotatives pour empêcher la survenance d'oscillations indésirées. Ces oscil.ations nuisent au rendement de la machine et il peut en résulter une détérioration sersanente de cette machine si l'on n'y porte pas reméde. Des amortisseurs rotatifs renferment habituellement un fluide visqueux, qui fait obstacle aux mouvement indésirables et absorbe l'énergie associée à ces derniers.Un premier problème lié aux anortisseurs @ fluide visqueux esistants est celui des oints mécaniques qui retienent le flue visqueux gans la chambre d'amorissement. Ces joints sont surets a usure et e fin de compte à des fuites qui provoquent une verte de fluide amortisseur. la perte de fluide nuit a l' efficacité du dispositif et le fonctionnement continu de la machine peut entraîner de sérieux dom ages par suite des oscillations non amorties. On va décrire un amortisseur a fluide magnétique visqueux qui résout de manière substantielle le problème des fuites dans les oins, Le flui- de magnétique est retenu dans l'amortisseur par des forces magnétiques et on diminue ainsi notablement les exigences requises pour les jointe mécaniques à fluides et -les problèmes qui les accompagnent. Les fluides magnétiques o ferro-magnétiques sont bien connus dans la technique t on peut les trouver dans le commerce. En résumé, les fluides magnétiques sont un mélange d'un matériau à haute erméabilité tel que le fer ou l'oxyde de fer dans un milieu fluide tel que : huile, graisse ou autres fluides.Depuis leur conception, les fluides magnétiques ont été utilisés dans une grande variété de dispositifs d'absorption d'énergie, tels que les absorbeurs de chocs, les amortisseurs à fluide, les embrayages magnétiques1 et mme dans des mécanismes de recul de grosses pieces et canons d'artillerie. Gn trouve des emplois typiques des fluides agnétiques dans les brevets américains N 2.667.237 "Magnetic Fluid Shock Absorber" de R.E. Gunther (ao 4958 2.S69.325 "Energy Absorber" de A. Raines (février 1954), 2.973.969 "Electrical Shock Absorbing System" de E.S. Thall (mars 1961) et 3.0O6.o56 "Automatic Accessory Control for Lagnetic Farticle Schock Absorber" de B.N. Schaub (octobre 1961).Ces brevete montrent manifestement des dispositifs qui utilisent les variations de viscosité du fluide magnétique avec l'intensité du champ magnétique appliqué, et incorporent des electro-aimants pour commander l'intensité du champ magnétique. Raines, dans le brevet américain 2.669.325 fait connaître un amortisseur linéaire à fluide visqueux pour un mécanisme de recul de canon, qui utilise des aimants permanents et un fluide magnétique. Des moyens mécaniques sont prévus pour faire varier l'intensité du champ magnétique engen- dré par les aimants permanents afin de s'adapter aux variations de char ge et aux conditions climatiques. L'invention est un amortisseur à fluide visqueux rotatif utilisant un fluide magnétique comme agent amortisseur disposé entre un rotor magnétique et une enveloppe magnétiquement perméable. L'enveloppe magnétiquement perméable forme un chemin magnétique à faible réluctance, qui concentre le champ magnétique dans la région situee entre le rot or et les parois intérieures de l'enveloppe. Le fluide magnétique est attiré vers de l'enveloppe cu le champ magnétique est le plus intense.Le rotor magnétique poss e de un moyeu non magna tique qui diminue efficacement le champ magnétique dans a zone centrale ou axiale de l'amortisseur où se situent les ouvertures destinées a recevoir l'arbre rotatif. le charp magnétique est suffisant pour maintenir le fluide magnétique amortisseur loin des ouvertures et à l'intérieur de l'enveloppe. L'objet de l'invention est un amortisseur a fluide visqueux rotatif qui n'exige pas de joints mécaniques à fluide. Un autre objectif de l'invention est un amortisseur rotatif utilisant des forces magnétiques pour retenir le fluide visqueux dans ltenveloppe de l'amortisseur- Un autre objet de l'invention est encore un amortisseur à fluide visqueux ayant un rotor à aimant permanent, qui utilise un fluide magnétique comme milieu visqueux. Ces obJets ainsi que d'autres deviendront évidents à la lecture de la description et des revendications qui suivent. La fig I est une vue de c8té en coupe de l'amortisseur à fluide visqueux décrit. La fng 2 est une vue de face en coupe de ce mtme amortisseur. Les fig 1 et 2 représentent les détails de la réalisation préférée de l'invention. a fig 1 est une vue latérale en coupe de l'amortisseur rotatif et la fig 2 est une coupe de la même réalisation, effectuée suivant la ligne 2 - 2 de la fig 1. Si lton se réfère à la fig 1, l'amortisseur comprend une enveloppe 10 avec des ouvertures axiales 12 et une cavité annulaire interne 14. L'enve~ loppe 10 est faite d'un matériau magnétiquement perméable et comprend un élément en forme de cuvette 16 et une plaque de recouvrement 18 comme on l'a représenté. ne autre combinaison convenable d'éléments de structure peut également être utilisée pour la construction de l'enveloppe 10. L'élément 16 et la plaque 18 sont fixés ensemble de façon sûre pour former un joint étanche sur la périphérie en utilisant une pluralité d'écrous > O.dis- posés à intervalles réguliers comme on lta représenté ur la fig 2. Cepen- dant, des rivets ou d'autres types de fixations connus dans la technique et comprenant des soudures et des brasures peuvent également titre utilisés pour réunir la plaque 1 & à l'élément 16. L'arbre 22, dont on doit amortir le mouvement, asse à travers les ou vertures ta et el attaché à un rotor 2* comprenant un moyeu 26 et un aimant annulaire 28 disposés dans la cavité 14. Le moyeu 25 est constitué en un matériau non nlagnéticue tel l'aluminium, le cuivre, le laiton ou un matériau plastique de construction et nse une ouverture axiale 50 pour recevoir l'arbre Z. our assurer l'entraînement en rotation du rotor 24 par l'arbre 2, cet arbre 22 eut avoir des surfaces aplaties comme on l'a représenté sur la fig 2 et l'ouverture 3G épouse cette forme.On comprendra qu'unie seule surface plate ou d'autres formes d'accouplement entre l'arbre 22 et l'ouverture 30 rocureront également le même résultat. On n'entend pas limiter l'intention à la forme représentée. Le moyeu 26 peut être presse sur l'arbre 22 ou bloqué en place @ l'aide d'écrous (non représentés) come cela est bien connu dans la technique. Le diamètre extérieur du moyeu 26 est plus grand que celui des ouvertures 12 de sorte que les extrémités du moyeu 26 s1 étendent dans la cavité interne de l'enveloppe 10 sur une partie de celle-ci.La largeur de la portion du moyeu 25 oui 5T étend dans la cavité 14 est légèrement moindre que la distance entre les surfaces internes de l'enveloppe 10 de sorte que le moyeu est libre de tourner dans la cavité sans toucher les parois. L'aimant annulaire 28 est constitué en un matériau magnétique permanent et il est attaché de façon fixe au moyeu 26 comme on l'a représenté. L'aimant 28 peut etre pressé, fondu avec ou lié au moyeu en utilisant un agent liant tel qu'unie colle cpoxy. Le procédé utilisé pour fixer l'aimant permanent au moyeu est sans importance pour l'invention pourvu que le moyeu et l'aimant soient réunis pour former un ensemble solidaire. Le diamètre extérieur de l'aimant 28 est légèrement inférieur au diamètre interne de la cavité 14 et la largeur de l'aimant est légèrement inférieure à la distance entre les surfaces internes de l'enveloppe 10, de sorte que le rotor 2 dans sa totalité est libre de tourner à l'intérieur de la cavité interne de l'enveloppe 10 sans toucher les parois.La largeur de l'aimant annulaire peut être la meme que celle de la portion du moyeu qui lui est accouplée, mais elle peut & re différente. L'aimant permanent 2 est magnétisé de manière que ses faces opposées 34 et 56 soient de polarités magnétiques opposées. Un fluide magnétique 38 tel que celui dont il a été question dans l'article "Magnetic Fluidst' de International Science and Technology" de juillet 1966, pages 48 à 56 et qui est mis dans le commerce par Ferrofluidics Corporation de 3urlingten, Massachussets, est place dans la cavité 14 et remplit l'espace comoris entre l'aimant annulaire 28 et les parois -nter- nes de ltenvelorpe 10. Le chemin des lignes de flux magnétique entre les pâles magnétiques opposés de l'aimant 28 (circuit magnétique) passe dans le fluide magnétique 38 et le matériau magnétiquement perméable de l'enveloppe 10 comme le montre le circuit fermé 40. Les flèches indiquent la direction des lignes de flux magnétique. Du fait que le moyeu 26 est en un matériau non magnétique, il y a peu ou pas de champ magnétique dans la région adjacente aux surfaces du moyeu et le champ magnétique est concentré dans la région adjacente à l'aimant annulaire 28.Le fluide magnétique 38 est attiré vers la région où le champ magnétique est le plus intense, et, comme le fluide magnétique a une plus grande perméabilité magnétique que l'air, sa présence dans l'espace entre l'aimant 28 et les surfaces internes des parois magnétiquement perméables de l'enveloppe 10 sert à accroftre encore l'inten- sité du champ magnétique dans cette région. Les forces magnétiques engendrées entre l'aimant 28 et le fluide magnétique 38 maintiennent le fluide magnétique dans la région proche de l'aimant permanent 28. Le moyeu non magnétique crée une région relativement libre de forces magnétiques tout autour de l'ouverture 12, ce qui accroît encore la retenue du fluide magnétique dans la cavité prés de l'aimant 28. Le couple de llamortisseur peut être réglé en modifiant la viscosité du fluide magnétique ou en utilisant un rotor qui a une force magnétique différente (densité de flux). Ces dispositions donnent une flexibilité et des possibilités d'utilisation accrues par rapport aux amortisseurs à fluide visqueux non magnétique. On a fait connaître une réalisation préférée de l'invention, mais on n'entend pas limiter cette dernière aux détails représentés et décrits. On comprendra que les formes du rotor et de l'enveloppe peuvent être modifiées sans sortir de l'esprit de l'invention. De plus, on peut y adjoindre d'autres dispositions telles que des joints mécaniques évitant l'entrée de poussière et d'autres matériaux dans l'enveloppe et, par suite, la contamination du fluide magnétique, sans porter atteinte à l'invention. NVENDiCATICNS 1 - amortisseur destiné à réduire les oscillations indésirables d'un arbre rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend : un rot or magnétique ayant un axe de rotation et comprenant une portion aimant permanent extérieure et une portion moyeu non magnétique qui comprend elle-meme des moyens pour entraîner le rotor en rotation avec l'arbre; une enveloppe magnétiquement perméable enfermant le rotor magnétique, séparée par une faible distance du rotor, et comprenant une ouverture de passage d'arbre qui la traverse, qui est concentrique à l'axe de rotation du rotor et qui a un diamètre supérieur à celui de l'arbre; et un fluide magnétique disposé dans l'enveloppe1 remplissant l'espace compris entre l'enveloppe et ta portion aimant permanent. 2 - Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor comprend : un anneau de matériau magne-tique permanent ayant un diamètre interne, un diamètre externe et deux faces opposées; un moyeu radial en matériau non magnétique ayant un diamètre externe approximativement égal au diamètre interne de cet anneau; et des moyens pour réunir-de manière fixe le moyeu radial et l'anneau, cet anneau constituant ladite portion aimant permanent- et ce moyeu constituant ladite portion moyeu. 3 - nmortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le maté riau magnétique permanent est polarisé perpendiculairement aux faces oppo suées de sorte que ces faces opposées présentent des polarités magnétiques opposée. 4 - Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rotor a une largeur prédéterminée, les faces opposées étant constituées par des surfaces planes généralement parallèles l'une à l'autre. 5 - Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre externe du moyeu et le diamètre interne de l'anneau sont plus grands que le diamètre de l'ouverture de passage d'arbre de sorte que le moyen non magnétique s'étend à l'intérieur de l'enveloppe. 6 - Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour entraîner le rotor en rotation avec l'arbre comprennent dans le moyeu une ouverture de réception d'arbre, concentrique à l'axe de rotation, pour recevoir labre, et un dispositif de fixation du rotor à l'arbre. 7 - Amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre a ne forme dissymétrique autour de l'axe de rotation dans la région ou il est reçu par le rotor, l'ouverture de réception de l'arbre ayant une forme dissymétrique complémentaire pour recevoir est arbre dissymétrique. 8 - Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'envelop- pe comprend : une pièce en forme de cuvette ayant une portion terminale plate et une portion de paroi cylindrique avec un diamètre interne légérement plus grand que le diametre externe de l'anneau et une longueur légèrement plus grande que la largeur du rotor, l'ouverture de passage d'arbre traversant cette portion terminale plate concentriquement à la portion de paroi cylindrique; une plaque plate recouvrant 11 extrémité ouverte de la pièce en forme de cuvette et présentant une ouverture de passage d'arbre concentrique à la portion de paroi cylindrique; et des moyens pour fixer la plaque plate sur la pièce en formes de cuvette.