Brevet FR2488035A1 — publié le 19820205

La présente invention se rapporte à un électro-aimant à utiliser avec un frein à commande électrique. Plus particulièrement, elle se rapporte à un électro-aimant du même type général que celui révélé dans le brevet U.S. No. 4 172 242 au nom de Myers et autres. Cet aimant comprend une plaque estampée en un métal magnétique en tôle et comprend de plus au moins un pôle qui est défini par un téton pouvant ttre formé en un produit en barre peu coûteux, et qui peut facilement être assemblé à la plaque estampée. Une bobine électrique entoure le téton et, quand la bobine est excitée, les pôles de l'aimant sont attirés vers une armature et retardent celleci par friction. La face primaire de friction de l'aimant est formée d'un morceau de matériau de friction qui remplit les espaces entre les pôles. Dans l'aimant révélé dans le brevet de Myers et autres, le matériau de friction a la forme d'un bloc assez épais dont la face active externe est sensiblement à fleur avec l'extrémité externe du téton. Tandis que l'aimant du brevet de Myers et autres se prête à une fabrication d'une façon compantivement économique, le bloc épais en matériau de friction est relativement coteux. Il est également nécessaire de rem- placer tout l'électro-aimant quand les pôles et la face active du bloc de friction ont subi une usure excessive. La présente invention a pour but général un nouvel électro-aimant perfectionné possédant la plupart des avantages de celui de Myers et autres, mais ayant une face de friction pouvant ttre facilement retirée et remplacée et qui, en même temps, permet d'utiliser un plus petit volume de matériau de friction quand il faut une face de friction d'une surface donnée. Selon un aspect général, la présente invention se rapporte à un électroaimant à utiliser avec un frein ou analogue,1'électro-aimant comprenant une plaque faite en un matériau magnétique de faible reluctance, une ouverture formée dans la plaque, un téton fait en un maté- riau magnétique de faible reluctance placé dans l'ouverture, le téton s'étendant vers l'extérieur de la plaque et sensiblement perpendiculairement à celle-ci, une bobine annulaire disposée autour du téton et ayant un moyen lui permettant d'être connectéeà une source de tension le téton formant un pble magnétipe d'une polarité quand la bobine est excitée par la source de tension, un moyen fait en un matériau magnétique de faible reluctance et s'étendant de la plaque dans la même direction que le téton, ce moyen formant un pale magnétique de polarité opposée quand la bobine est excitée, et selon l'invention, on prévoit une feuille d'un matériau de friction ayant des faces interne et externe parallèles et ayant un orifice s'étendant essentiellement coaxialement avec le téton et entre les faces, une pièce d'insertion faite en un matériau magnétique de faible reluctance fixée dans l'orifice et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces du matériau de friction, des rainures de clavette alignées et formées dans l'extrémité externe du téton et dans l'extrémité interne de la pièce d'insertion, et des moyens formant clavetes insérés dans ces rainures pour restreindre les mouvements latéraux du matériau de friction par rapport au téton. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation avant d'un nouvel électro-aimant o sont incorporées les caracté- ristiques uniques de la présente invention, et qui montre l'aimant utilisé pour freiner une armature; - la figure 2 est une vue en coupe transversale fragmentaire et agrandie faite sensiblement suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale faite sensiblement suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et - la figure 4 est une vue en élévation latérale de l'aimant avec certaines parties arrachées et montrées en coupe, la face de friction étant illustrée séparée du restant de l'aimant. Comme on peut le voir sur les dessins dans un but d'illustration, la présente invention est représentée par un électro-aimant 10 qui fait partie d'un frein 11. Le frein comporte de plus une armature 12 en forme de disque faite en acier et qui est adaptéeà ttre entralnéeen rotation par un arbre mené 14. Quand il est excité, l'électro-aimant engage par friction et retarde l'armature 12. Dans ce cas particulier, le frein 11 est un frein de tension du type utilisé dans les machines textiles. Quand l'aimant 10 est excité, il n'arrête pas totalement l'armature mais lui applique une force la retardant, pourcontrtlerle mouvement de l'arbre 14. L'électro-aimant 10 est monté sur deux broches 15 (figure 2) qui sont supportées sur une patte 16. Cette dernière, à son tour, est fixée à un chtssis stationziaire 17 (figure 1). Deux ressorts à boudin 18 (figure 2) sont télescopés sur les broches et sollicitent légèrement l'aimant vers l'armature 12. Plus particulièrement, l'électro-aimant 10 comprend une plaque plate 20 (figure 2) faite en un matériau malléable et de faible reluctance comme de l'acier. Dans le cas présent, la plaque est formé de façon peu cotiteuse par un emboutissage en une pièce d'une ttle d'acier, et elle présente deux orifices 21 vers l'extérieur qui sont équidistants de l'orifice central 22. La plaque est généralement oblongue ou ovale et a une configuration quelque peu d'un V peu profond. Un téton cylindrique 23 de relativement grand diamètre est télescopé dans l'orifice central 22 o il est fixé, tandis que deux tétons cylindriques de plus petit diamètre 24 sont télescopés et sont fixés dans les orifices 21 -4 situés vers l'extérieur. Les tétons peuvent être facilement et rapidement faits sur une machine automatique à vis à partir d'une barre ronde en acier ou autre matériau de faible reluctance. Chaque téton présente une partie extrtme de diamètre réduit qui est fixée dans l'orifice de la plaque 20 en vertu d'un léger ajustage à pression ou par brasage, collage ou en enfonçant. Les tétons 24 saint tubulaires et sont adaptés à recevoir les broches de montage 15. Les ressorts 18 qui sont télescopés sur les broches de montage sont comprimés entre la patte 16 et la plaque 20. Sur les deux tétons externes 24 sont télescopées deux bobines électriques 26 qui sont supportées sur la plaque (figure 2) pour produire un flux magnétique. Chaque bobine est de construction circulaire traditionnelle et comporte la bobine annulaire elle-même 27 qui supporte un enroulement 28 à plusieurs spires ayant des fils conducteurs 29 (figure 3) pouvant %tre reliés à la source de tension. Quand les bobines 26 sont excitées par la source de tension, le téton central 23 forme un p8le magnétique d'une polarité tandis que les deux tétons 24 vers l'extérieur forment des pales magnétiques de la polarité opposée. Le flux magnétique parcourt deux trajets, chaque trajet s'étendant d'un téton externe 24, jusqu'à l'armature 12 pour revenir à travers le téton central 23 puis retourner au téton externe par la plaque 20. Selon la présente invention, l'électro-aimant 10 est équipé d'une face unique de friction 30, qui est relativement peu conteuse et qui peut être facilement retirée et remplacée quand l'usure se produit. Dans la mise en oeuvre de l'invention, la face de friction 30 est formée d'une feuille relativement mince 31 de matériau de friction (c'est-à-dire un matériau semblable aux garnitures de frein) et de pièces d'insertion 33 et 34 de faible reluc- tance qui sont jointes au matériau de friction et qui forment les faces polaires pour le téton 23 et lestétons 24, respectivement. Elus particulièrement, le matériau de friction 31 est configuré comme la plaque 20 et il présente un orifice central 35 (figure 2) et deux orifices externes 36 qui sont alignés avec le téton 23 et les tétons 24, respectivementé La pièce d'insertion 33 a la forme d'un disque cylindrique en acier qui est fixé dans l'orifice 35 soit par ajustage à pression ou en moulant le matériau defric- tion 31 autour de la pièce d'insertion. Les deux pièces d'insertion 34 sont fixées dans les orifices 36 d'une façon analogue et ontla forme de disques tubulaires en acier aftn de pouvoir recevoir les broches 15 si nécessaire. Le diamètre de chaque pièce d'insertion 33, 34 est juste légèrement inférieur au diamètre du téton associé 23, 24j Chaque pièce d'insertion est magnétiquement isolée des autres par le matériau de friction 31. Selon l'invention, des moyens sont prévus pour empocher la face de friction 30 de se décaler latéralement et angulairement par rapport auxtétons 23 et 24. Dans le cas présent, ces moyens comprennent des clavettes sous forme de bagues cylindriques 40 (figure 2). Les tétons 24 et les pièces d'insertion 34 présentent des gorges annulaires opposées 41 et 42, respectivement, qui définissent une rainure pour recevoir les bagues avec un ajustage relati- vement serré. Quand elles sont insérées dans les gorges 41 et 42, les bagues 40 empochent la face de friction 30 de se décaler latéralement par rapport aux tétons et empêche également la face de friction de tourner. L'électro-aimant 10 est complété par un logement tubulaire 50 soit en aluminium ou autre matériau conduc- teur de la chaleur. Lelogement a la même forme périphérique que la plaque 20 et la face de friction 30, il est pris en sandwich entre la plaque et cette face de friction et il est cimenté à la plaque. Des ailettes 51 rayonnant la chaleur sont formées sur le ctté externe du logement. Quand l'électro-aimant 10 est utilisé avec un frein de tension 11, la face de friction 30 est en engagement continu avec l'armature 12, même quand l'aimant est désexcité, et ainsi l'armature empêche la face de friction de se séparer axialement des tétons 23 et 24. Les bagues ou anneaux 40 empêchent la face de friction de se déplacer latéralement et angulairement par rapport aux tétons et maintiennent ainsi la face de friction en position stationnaire. Quand le matériau de friction 31 et les pièces d'insertion 33 et 34 cnt subi une usure excessive, toute la face de friction 30 peut être simplement glissée des bagues 40 et remplacée par une nouvelle face de friction (voir figure 4). Ainsi, il n'est pas nécessaire de jeter tout l'électro-aimant 10 quand la face de friction est usée. Le logement 50 sert de radiateur pour dissiper la chaleur des bobines 26 et, de plus, il sert à occuper l'es- pace entre la plaque 20 et le matériau de friction 31. Par suite, cet espace ne doit pas être rempli d'un matériau de friction et ainsi on peut utiliser une feuille relativement mince et peu conteuse 31 de matériau de friction. Comme la feuille 31 est mince, ses caracté- ristiques d'isolement thermique sont relativement faibles, afin de permettre une meilleure dissipation de la chaleur des bobines. En vertu des bagues 40, les deux faces du matériau de friction 31 et les deux faces de chacune des pièces d'insertion 33 et 34 peuvent être meulées à plat et être planes grâce à un dispositif relativement simple de meulage parallèle. De même, les extrémités des tétons 23 et 24 peuvent être meulées à plat quand ceux-ci ont été assemblés à la plaque 20. Ce meulage garantit contre l'existence d'espaces d'air entre les tétons et les pièces d'insertion 33 et 34 et permet aux faces actives des pièces d'insertion et au matéziau de friction 31 d'être parallèles à l'armature 12. Quand l'électro-aimant 10 est utilisé avec un frein d'arrêt pluttt qu'un frein de tension, la face de friction 30 se sépare axialement de l'armature quand l'aimant est désexcité. Quand l'eélectro-aimant est ainsi utilisé, des vis (non représentées) peuvent être utilisées pour relier la face de friction 30 au logement 50 et emptcher la face de friction de se séparer axialement du logement lors d'une désexcitation de l'aimant. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Electro-aimant à utiliser avec un frein ou analogue, du type comprenant une plaque faite en un matériau magnétique de faible reluctance, une ouverture formée dans ladite plaque, un téton fait en un matériau magnétique de faible reluctance et placé dans ladite ouverture, ledit téton s'étendant vers l'extérieur et étant disposé sensiblement perpendiculairement à ladite plaque, une bobine annulaire disposée autour dudit téton et ayant un moyen permettant de la connecter à une source de tension, ledit téton formant un ptMle magnétique d'une polarité quand ladite bobine est excitée par ladite source de tension, un moyen fait en un matériau magnétique de faible reluctance et s'étendant de ladite plaque dans la même direction que ledit téton, ledit moyen formant un pble magnétique de polarité opposée quand ladite bobine est excitée, caractérisé par une feuille de matériau de friction (31) ayant des faces interne et externe parallèles et ayant un orifice (22) essentiellement coaxial avec ledit téton (23) et s'étendant entre lesdites faces, une pièce d'insertion (33) faite en un matériau magnétique de faible réluctance fixée dans ledit orifice et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces dudit matériau- de friction, des rainures de clavette alignées formées dans l'extrémité externe dudit téton et dans l'extrémité interne de ladite pièce d'insertion, et-un moyen formant clavette inséré dans lesdites rainures pour restreindre un mouvement latéral dudit matériau de friction par rapport audit téton. 2. Electro-aimant selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les rainures de clavette précitées comprennent des gorges annulaires et concentriques (41, 42) formées à l'extrémité externe du téton (23) précité et à l'extrémité interne de la pièce d'insertion (33) précitée, ledit moyen formant clavette précité comprenait une bague (40) placée dans lesdites gorges. 3. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un logement tubulaire (50) fait en un matériau conducteur de la chaleur et pris en sandwich entre la plaque (W) précitée et le matériau de friction (31) précité, ledit logement s'étendant autour des bords périphériques de la plaque précitée et étant fixé à ladite plaque. 4. Electro-aimant selon la revendication 3, caractérisé en ce que des ailettes (51) rayonnant la chaleur sont formées sur le ctté externe du logement précité. 5. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux ouvertures supplémentaires (21) sont formées dans la plaque précitée, deux tétons supplémentaires (24) sont faits en un matériau magnétique de faible reluctance et fixés dans lesdites ouvertures supplémentaires, lesdits tétons supplémentaires s'étendant vers l'extérieur et étant disposés sensiblement perpendiculairement à ladite plaque et ayant des extrémité externes qui sont disposées dans un plan commun avec l'extrémité externe dudit téton, deux desdits tétons étant des tétons externes et étant placés sur des cUtés opposés du troisième téton, ladite bobine (26) étant disposée autour de l'un desdits tétons externes, une bobine annulaire supplémentaire (26) étant disposée autour de l'autre desdits tétons externes et ayant un moyen lui permettant d'être connectéeà la source de tension, lesdits tétons externes formant les pèles magnétiques d'une polarité, ledit troisième téton constituant le moyen formant le pble magnétique de la polarité opposée, la feuille de matériau de friction (31) précitée ayant des orifices supplémentaires (36) essentiellement coaxiaux avec lesdits tétons supplémentaires et s'étendant entre lesdites faces, des pièces supplémentaires d'insertion (34) faites en un matériau magnétique de faible reluctanceétm fixées dans lesdits orifices supplémentaires et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces dudit matériau de friction, les extrémités internes de chaque pièce d'insertion étant disposées en engagement bout à bout avec l'extrémité externe du téton respectif, des rainures supplémentaires et alignées de clavette &ant formées dans l'extrémité externe dudit autre téton externe et dans l'extrémité interne de ladite pièce d'insertion opposée, et des clavettes supplémentaires éta ins&6s dans lesdites rainures de clavettes supplémentaires pour restreindre un mouvement latéral du matériau de friction par rapport au téton. 6. Electro-aimant selon la revendication 5, caractérisé en ce que les rainures de clavette supplé- mentaires précitées comprennent des gorges annulaires (41, 42) formées dans l'extrémité externe de l'autre téton externe précité et dans l'extrémité interne de la pièce d'insertion opposée, ledit moyen formant clavette compre- nant une bague (40) placée dans chaque paire de gorges opposées.