Brevet FR2539835A1 — publié le 19840727

La présente invention concerne un frein electromagnétique pouvant être actionné sélective- mnient pour ralentir un organe rotatif tel qu'un arbre ou un disque cylindrique Plus particulièrement, l'invention concerne' un frein électromagnétique du type comprenant une enveloppe de champ ayant des pôles magnétiques et supportant une bobine électri- que Cette bobine comprend un enroulement à plu- sieurs spires qui, de préférences mais non nécessai- rement, est enroulé sur le noyau d'un corps de bobine en une matière moulée élastiquement flexible, des rebords annulaires étant prévus aux extrémités de ce noyaue Lorsque la bobine est désexcitée, un res- sort 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 pÈles à l'écart de l'or- gane rotatif de façon à libérer la force de ralentis- sement L'objet général de la présente invention est de fournir un frein électromagnétique du type indiqué ci-dessus dans lequel l'induit est monté sur l'enveloppe selon un système nouveau et perfectionné permettant de déplacer l'induit 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. Suivant 11 invention, on prévoit un frein électromagnétique en vue de ralentir un organe rota- tif conçu pour tourner stutr un axe prédéterminé, ce frein comprenant une enveloppe de champ ayant au Ioins deux pôles magnétiques un induits un moyen à ressort en vue de pousser cet induit à 1 técart de ces pôles et l'engager avec un effet de freinage sur llorgane rotatif, de même qu'une bobine électri- que supportée par cette enveloppe et pouvant fonc- tionner, 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 précités, caractérisé en ce qusil comprend une bande pratiquement plate disposée dans un plan S'étendant pratiquement parallèlement au plan de l'induit, cette bande ayant une première partie fixée par rapport à cette enveloppe, ainsi qu'une seconde partie fixée à l'induit et pouvant fléchir par rapport à cette première partie en vue d'assurer le montage de l'induit pour déplacer ce dernier vers et à l'écart des pôles. L'invention réside également dans la nou- velle conformation de la face extérieure de lminduit de telle sorte qu'une face de friction courbe puisse être appliquêe à cet induit de manière simple et peu coûteuse. Ces différents objets et avantages de l'in- vention, ainsi que d'autres apparaîtront plus clai- rement à l a lecture de la description détaillée ci- après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe trans- versale d'une forme de réalisation d'un nouveau frein électromagnétique perfectionné comportant les caractéristiques exceptionnelles de la présente invention, cette vue étant prise pratiquement 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 par- tie de l'induit étant élaguée; la figure 4 est une coupe transversale partielle prise pratiquement suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une vue partielle en pers- pective de l'enveloppe de champ de lélectro-aimant; la figure 6 est une vue semblable à la figure 3, mais illustrant une deuxième forme-de réa- lisation d'un frein électromagnétique suivant l Vin- 1 S vention; la figure 7 est une coupe transversale partielle prise pratiquement suivant la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 est une vue partielle en pers- pective 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 prise pratiquement suivant la ligne 10-10 de la figure 9; la figure Il est une vue semblable à la figure 9, mais illustrant une modification du frein représenté dans cette figure; - 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 j la figure 13 est une coupe transversale prise pratiquement suivant la ligne 13-13 de la figure 12. Comme représenté dans les dessins à titre d'illustration, l'invention est mise en oeuvre dans un frein électromagnétique 20 qui peut être actionné sélectivement pour ralentir ou arrêter un organe rotatif 21 Dans ce cas particulier, l'organe rotatif est représenté sous forme dtun disque cy- lindrique 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 in- corporésdans 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 de la pré- sente invention a généralement la forme d'un parallé- lépipède 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 par-dessus cette colonnette, vient s'emboîter une bobine annu- laire 30 (figures 1 et 2) comprenant un corps tubu- laire 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'en- roulement 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 253 ? 835 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 forme d'une plaque rectan- gulaire 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 discon- tinus 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 1 S llextérieur 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 pa 181 es 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'enroule- ment est dés excité pour interrompre le flux et sous- traire l'induit de l'action du ressort 50 Suivant la présente invention, ltinduit est monté de manière exceptionnelle pour pivoter vers l'intérieur et vers l extérieur sur 1 enveloppe 24 avec une faible friction et un battement négli- geable dans le sens de rotation du disque rotatif 21. Cette caractéristique est obtenue en montant l'induit sur 11 enveloppe au moyen d 2 une bande 52 fléchissant élastiquement (figures 1 à 4), cette bande fléchis- sant pour permettre un mouvement de pivotement pra- tiquement libre de l'induit, tout en l'empêchant de se déplacer d'une seule pièce par rapport à l Denye- loppe 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 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 485 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 ter- minales 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'enve- loppe sur laquelle ils sont fixés fermement au moyen de vis 54 (figure 4) s'étendant à travers le 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 linduit 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 permettre, au ressort, de fléchir dans un mode de torsion sur son axe longi- tudinal. Avec le système ci-dessus, le ressort à lame 52 peut fléchir ou subir uue torsion avec un mouvement de va-et-vient sur son axe longitudinal, ainsi qu'entre les vis 54 afin de supporter l'induit pour 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 inter- valle 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 l'enveloppe 24 afin dlempêcher tout battement ou tout jeu entre les deux éléments, De préférence, l'induit 40 est également réalisé en poudre métallique moulée L'induit métal- lique ne vient pas siengager directement sur le disque rotatif 21, mais au contraire, une pièce 60 d'une matière de friction flexible (par exemple, du liège exempt d'amiante) est fixée à la face exté- rieure 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 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. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la face extérieure de la matière de friction 60 est courbée d'une manière très simple et peu couteuse A cet effet, on moule un coussinet surélevé 61 (figures 2 et 4) sur la face extérieure z 239833 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 friction fléchit et prend la même cour- bure que celle du coussinet, si bien qu'il ntest 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 11 'induit 40 réalisé en poudre métalli- que et il est moulé avec une face extérieure 62 pré- sentant une courbure concave ayant à peu près le mime 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 fric- tion prenne automatiquement une courbure concave épousant la forme du disque 21. Les figures 6 à 8 illustrent une autre forme de réalisation d'un frein 20 a comportant les caractéristiques de ltinvention Dans ce cas, l'in- duit 40 a est monté pour effectuer un mouvement li- néaire vers et à l'écart du disque 21, A cet effet, les deux extrémités de l'induit 40 a sont montées sur l'enveloppe au moyen de ressorts à lame 52 a qui sont identiques au ressort 52 du frein 20 Les ressorts sont quelque peu en retrait dans les parties termi- nales de l'enveloppe 24 a et ils sont situés en des- sous des bords latéraux de l'enveloppe, lesquels définissent des-pÈles 46 a (figure 8) coopérant avec le pôle central 44 a pour établir un parcours pour le flux magnétique. Une autre forme de réalisation d'un frein 20 b est illustrée dans les figures 9 et 10 et elle 2 39833 est caractériséê en particulier, par le fait que luinduit 40 b est monté à très peu de frais sur une bande 52 b pouvant fléchir élastiquement Comme représenté en figure 9, la bande 52 b est définie -par une languette moulée solidairement et ressortant radialement du rebord extérieur 36 b du corps 32 b de la bobine La languette 52 b st'étend à travers une encoche 67 b ménagée dans une partie terminale de l'enveloppe 24 b et elle est fixée à l'induit par un rivet en matière plastique 55 b Ce dernier s'étend à travers des trous pratiqués dans l'induit et la languette à laquelle il est assujetti thermiquement. Dès lors, la languette élastiquement fle- xible 52 b assure le montage de l'induit 40 b pour lui permettre dleffectuer un mouvement pivotant de va- et-vient pratiquement identique à celui du ressort à lame 52 du frein 200 Toutefois, cette languette peut 8 tre moulée de manière très peu coûteuse lors de la formation du corps 32 b 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 ' accroitre l'aptitude au pivotement de la languette 52 b, on peut pratiquer une rainure en forme de banane 69 b (figure 9) entre cette lan- guette et le rebord 36 b du corps 32 b de la bobine lorsque ce dernier est moulé En variante, on peut prévoir une articulation dite "vive" en moulant une gorge 69 b' entre la languette 52 b W et le rebord 36 b' comme représenté en figure 11. Les figures 12 et 13 illustrent un autre frein 20 c qui est analogue au frein 20 b, avec cette exception que l'induit 40 c est monté pour effectuer un mouvement linéaire plutôt qu'un mouvement de pi- votement Dès lors, deux languettes 52 c ressortant face à face sont moulées solidairement du rebord extérieur 36 e du corps de bobine 32 e et elles sont assemblles aux extrémités opposées de lfinduit par des rivets en matière plastique 55 Co Les languettes sont en retrait dans l'enveloppe 24 ce les bords laté- raux de cette enveloppe définissant des faces polai- res 46 c. 2 539833 11. REVENDICATIONS 1 Frein électromagnétique en vue de ralentisr un organe rotatif conçu pour tourner sur un axe prédéterminé, ce frein comprenant une enve- loppe de champ ayant au moins deux pâles magnétiques un induit' un moyen à ressort en vue de pousser cet induit à l'écart de ces pôles et l'engager avec un effet de freinage sur l'organe rotatif, de même qu'une bobine électrique supportée par cette enve- loppe 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 précités, caractérisé en ce qu'il comprend une bande pratiquement plate dis- posée dans un plan s'étendant pratiquement parallè- lement au plan de l'induit ( 40), cette bande ayant une première partie fixée par rapport à cette enve- loppe ( 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'in- duit ( 40) pour déplacer ce dernier vers et à l'écart des pales ( 44, 46). 2 Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que cette bande comprend un ressort à lame ( 52) fléchissant élasti- quement et s'étendant pratiquement parallèlement à l'axe de l'organe rotatif ( 21), ce ressort à lame ( 52) ayant des parties terminales fixées à l'enve- loppe ( 24), ainsi qu'une partie intermédiaire fixée à une partie terminale de l'induit ( 40), la partie intermédiaire de ce 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 pales ( 44, 46) sur un axe s'étendant 253 ? 833 générailclelnt pa'a llèlumeit 'à l 'axe de ltorgane ro- tatif ( 21) et coïncidant avec l'axe longitudinal du ressort à lamie. 3 Frein électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux bandes pratiquement plates ( 52 a) situées près des parties terminales opposées de l'induit ( 40 a) et disposées chacune dans un plan s'étendant pratique- nent parallèlement au plan de l'induit ( 40 a), chacune de ces bandes ( 52 a) comprenant un ressort à lame ( 52 a) fléchissant élastiquement, chacun de ces ressorts à lames ( 52 a) ayant des parties terminales fixées à l'enveloppe ( 24 a), ainsi qu'une partie intermédiaire fixée à l'induit ( 40 a), les parties intermédiaires des ressorts ( 52 a) pouvant fléchir par rapport à ces parties terminales en vue d'assurer le montage de l'induit ( 40 a) de telle sorte qu'il exécute un mou- vement pratiquement linéaire vers et à l'écart des pôles ( 44 a, 46 a). 4 Frein électromagnétique suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que la bobine élec- trique comprend unl corps ( 32 b) comportant un rebord annulaire ( 36 b) à une de ses extrémités, cette bobine comportant également un enroulement à plusieurs spires enroulé sur ce corps ( 32 b), le rebord précité ( 36 b) constituant la première partie de la bande, de même qu'une languette ( 52 b) formée solidairement avec et ressortant radialement du rebord ( 36 b), tout en constituant la deuxième partie de cette bande, cette languette ( 52 b) étant fixée à l'induit ( 40 b), tandis qu'elle peut pivoter par rapport à ce rebord ( 36 b) afin d'assurer le montage de l'induit ( 40 b) de telle sorte qu'il pivote vers et à l'écart des pôles ( 44 b, 46 b) sur un axe s'étendant généralement parallèlement à l'axe de l'organe rotatif ( 21). Frein é ectromagllnétique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rebord ( 36 b) et la languette ( 52 b) sont réalisés en une matière élastiquement flexible, tandis qu'une rai- nure ( 69 b) est pratiquée à travers cette matière entre le rebord ( 36 b) et la languette ( 52 b) afin de faciliter le pivotement de cette languette ( 52 b) par rapport à ce rebord. 6 Frein électromagnétique suivant-la revendication 4 e caractérisé en ce que le rebord ( 36 b) et la languette ( 52 b) sont réalisés en une matière élastiquement flexible, tandis qu'une gorge ( 69 bt) est pratiquée dans cette matière entre le rebord ( 36 b) et la languette ( 52 b) afin de faciliter le pivotement de cette languette ( 52 b) par rapport à ce rebord ( 36 b)o 7 Frein électromagnétique-suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux bandes pratiquement'plates situées près des parties terminales opposées de l'induit ( 40 c) et disposées chacune dans un plan s'étendant pratique- nient parallèlement au plan de l'induit ( 40 c), la bobine comportant un corps ( 92 c) ayant un rebord annulaire ( 36 c) à une extrémité, cette bobine com- portant également un enroulement à plusieurs spires enroulé sur ce corps ( 32 c), la première partie de chacune de ces bandes étant constituée par le rebord ( 36 c), des languettes ( 52 c) formées solidairement de et ressortant radialement dans des directions oppo- sées à partir de ce rebord ( 36 c), tout en consti- tuant les deuxièmes parties de ces bandes, ces lan- guettes ( 52 c) étant fixées aux parties terminales opposées de l'induit ( 40 c), tandis qulelles peuvent fléchir par rapport au rebord ( 36 c) afin d'assurer le montage de 1 'induit ( 40 c) de telle sorte qu'il cxécute tiun liuuvemlleiit pratiquemenllt linéaire vers et à l'éca: t des pôles ( 44 c, 46 C)o 8 Frein électromagnétique suivant 1 June quelconque des revendications A à 7, caractérise en ce qu'il comprend également un coussinet ( 61) formé solidairement de et ressortant extérieurement du côté extérieur de l'induit ( 40) la face extérieure ( 62) de ce coussinot ( 61) plréesentant une courbure concave sur un axe S 'étendant g-énéralement parallè- lement à l'axe de ltorgane rotatif ( 21), de m&me 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 concave en raison de la courbure de ce coussinet ( 61) et en raison de la flexibilité de cette matière.