Brevet FR2660717A1 — publié le 19911011

Cette invention se rapporte généralement à un accouplement électromagnétique tel qu'un embrayage ou un frein et, plus particulièrement, à l'assemblage de l'armature d'un tel accouplement. Le brevet des Etats Unis d'Amérique NO 4.493 407 au nom de NEWTON révèle un embrayage électromagnétique typique dans lequel une armature est connectée à un moyeu mené, par une plaque de montage, et peut venir en accouplement de friction avec un rotor menant lorsqu'un électro-aimant est excité pour engager l'embrayage Quand l'embrayage est engagé, le rotor agit par l'intermédiaire de l'armature et de la plaque de montage pour faire tourner le moyeu mené. Dans des embrayages du type rèvélé dans le brevet de NEWTON, l'armature est connectée à la plaque de montage par une série de ressorts à lame qui coupent l'armature et la plaque de montage pour une rotation à l'unisson tout en permettant à l'armature de se déplacer vers et au loin du rotor lorsque l'électro-aimant est excité et désexcité Chaque ressort est usuellement riveté à une extrémité à l'armature et à l'autre extrémité à la plaque de montage. Un choc de torsion se produit lorsque l'embrayage est d'abord engagé et des pointes de torsion sont créées pendant un fonctionnement stable d'un embrayage Afin d'amortir le choc de torsion et d'aplanir les pointes, l'embrayage du brevet de NEWTON emploie un croisillon en élastomère entre la plaque de montage et le moyeu mené. Des embrayages du type révélé dans le brevet de NEWTON ont eu un succès commercial important ces dernières années Cependant, il est nécessaire de réduire le prix, la complexité et la longueur axiale d'un tel embrayage Comme l'assemblage de l'armature de l'embrayage de NEWTON comprend plusieurs composants qu'il faut fabriquer séparément et assembler, l'embrayage a tendance à être un peu coûteux Par ailleurs, les multiples composants de l'assemblage de l'armature de NEWTON occupent un espace important en direction axiale et ainsi l'embrayage ne se prête pas à une installation dans des zones extrêmement confinées. La présente invention a pour but général de procurer un nouvel assemblage perfectionné d'armature qui, en comparaison avec les assemblages de l'art antérieur du même type général, nécessite considérablement moins de pièces et soit plus axialement compact, tout en permettant d'obtenir un amortissement à la torsion et acoustique supérieur. Un objet plus détaillé de l'invention consiste à obtenir ce qui précède en prévoyant un assemblage d'une armature ou une âme élastiquement souple sert à relier un disque d'armature pour une rotation avec le moyeu mené. L'âme se fléchit axialement à la manière d'une charnière vive afin de permettre au disque d'armature de se déplacer vers et au loin du rotor et en même temps se fléchit en torsion afin de produire un amortissement en torsion et acoustique En vertu de l'utilisation de l'âme flexible, les ressorts à lame, la plaque de montage et le croisillon en élastomère des embrayages de l'art antérieur peuvent tous être éliminés, ce qui réduit de manière importante à la fois le prix et la taille de l'embrayage. L'invention consiste également à prévoir un moyen unique pour empêcher les éléments de l'assemblage de l'armature de voler hors de l'embrayage dans le cas ou l'âme flexible se rompt pendant le fonctionnement de l'embrayage. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront 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 plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un accouplement électromagnétique typique équipé d'un mode de réalisation d'un nouvel assemblage perfectionné d'armature selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe agrandie de l'assemblage de l'armature montrée à la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe transversale, faite sensiblement suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue éclatée de certaines parties de l'assemblage de l'armature; la figure 5 est une vue en coupe fragmentaire montrant un autre mode de réalisation d'un assemblage d'armature construit selon l'invention; la figure 6 est une vue similaire à la figure mais elle montre un autre mode de réalisation; et la figure 7 est une vue montrant encore un autre mode de réalisation d'un assemblage d'une armature. Pour l'illustration, la présente invention est illustrée en se référant à un accouplement électromagnétique 10 qui pourrait être un frein mais qui, ici, a la forme d'un embrayage électromagnétique. L'embrayage 10 est illustré comme étant utilisé en conjonction avec un compresseur de climatisation d'automobile 11 ayant un nez tubulaire 13 pour le montage de l'embrayage et ayant un arbre d'entraînement 14 qui traverse le nez. L'embrayage 10 comporte un électro-aimant qui est formé d'une part par un noyau magnétique annulaire 15 ayant une section transversale radiale sensiblement en forme de J et ayant une bague polaire interne 16 et une bague polaire externe 17 Un plot 19 rigidement fixé à l'extrémité du compresseur 11 est intégralement formé avec et s'étend radialement entre les extrémités arrière des deux bagues polaires Un enroulement à plusieurs spires 20 est fixé dans un canal 21 en forme de U qui à son tour, est fixé au côté externe de la bague 16 On peut se référer au brevet Etat Unis au nom de NEWTON et autres NO 4 160 498 pour une divulgation plus détaillée du noyau magnétique 15. Un rotor anulaire 22 est tourillonné rotatif sur le nez 13 du compresseur 11 par un palier 23 et il est adapté à être entraîné par le moteur du véhicule par une courroie sans fin 24 Le rotor est sensiblement en forme de U en section transversale radiale et il comprend des pièces polaires annulaires concentriques interne et externe 25 et 26 qui sont faites en un matériau magnétique, la pièce polaire interne étant fixée au chemin externe du palier Plusieurs gorges axialement espacées s'étendent circonférentiellement sur le côté externe de la pièce polaire externe 26 et coopèrent avec des nervures complémentaires sur le côté interne de la courroie d'entraînement En conséquence, la pièce polaire externe définit une poulie pour la courroie. La pièce polaire interne 25 du rotor 22 est espacée vers l'intérieur de la bague polaire interne 16 du noyau magnétique 15 tandis que la pièce polaire externe 26 du rotor est placée entre et est espacée de l'enroulement 20 et de la bague externe 17 du noyau. Quand l'enroulement 20 est excité par une source de tension, un flux magnétique est produit et il passe à travers le noyau et le rotor et à travers les divers espaces entre les bagues polaires et les pièces polaires. La nature du transfert contrôlé du flux entre le noyau et le rotor est expliquée en plus de détails dans le brevet ci-dessus mentionné de NEWTON et autres. Une face de friction 30 dirigée axialement est connectée à et s'étend entre les pièces polaires 25 et 26 du rotor 22, laquelle est circonférentiellement fendue d'une manière conventionnelle afin de définir des pôles magnétiques multiples Quand l'enroulement 20 est excité, la face de friction forme un organe de champ magnétique rotatif. Un assemblage d'une armature 35 est placé en vis-à-vis de la face de rotor 30 Quand l'enroulement 20 est excité, le flux magnétique attire une partie de l'assemblage de l'armature en engagement de friction avec la face de rotor 30 afin de coupler l'assemblage de l'armature et le rotor pour une rotation à l'unisson La rotation de l'assemblage de l'armature est transmise à l'arbre 14 afin d'entraîner le compresseur 11. Selon la présente invention, l'assemblage de l'armature 35 est d'une construction fortement simplifiée nécessitant l'utilisation de relativement peu de pièces et permettant de réduire de manière importante la longueur axiale de l'embrayage 10 Ces buts sont, en gros, atteints par l'utilisation d'une charnière vive unique qui permet à l'assemblage de l'armature de se déplacer comme cela est requit tout en amortissant le choc de torsion et acoustique. Plus particulièrement, l'assemblage de l'armature 35 comprend un moyeu tubulaire 36 (figure 2) qui, de préférence, est fait en un métal en poudre, mais pas nécessairement Le moyeu est télescopé sur l'arbre de compresseur 14, il est calé sur l'arbre en 37 (figure 1) et il est bloqué en une position axialement fixe sur l'arbre par un écrou 38 qui est vissé à la portion extrême libre de l'arbre. Dans le cadre de l'invention, l'assemblage de l'armature 35 comprend un croisillon 40 qui est moulé par injection en un matériau élastiquement souple tel que du plastique Un matériau approprié pour le croisillon est le matériau Zytel ST 801-HS de DUPONT. Comme le montre la figure 2, le croisillon 40 comprend un manchon central s'étendant axialement 41 qui entoure la portion extrême externe du moyeu 36 Le moyeu est de préférence moulé par insert en place lorsque le tout croisillon est moulé et ainsi le plastique du manchon se trouve collé à et entoure la portion extrême externe du moyeu Pour coupler plus le manchon et le moyeu pour une rotation à l'unisson, le moyeu présente quatre pattes s'étendant radialement et angulairement espacées 42 (figure 3) Quand le croisillon est moulé, le plastique s'écoule dans et remplit l'espace entre les pattes et empêche ainsi une rotation relative entre le moyeu et le manchon Chaque patte 42 définit également deux épaulements qui sont face à face en directions axiales opposés et qui sont en engagement avec le plastique du manchon 41 pour maintenir le manchon captif axialement sur le moyeu. De manière importante, le croisillon comprend une âme 45 qui est moulée intégralement avec et qui s'étend radialement de l'extrémité externe du manchon 41. L'âme de préférence circulaire est comparativement mince en direction axiale Comme le plastique est flexible, l'âme 45 peut se fléchir axialement relativement au manchon 41 à une charnière vive 46 (figure 2) qui est définie à la jonction de l'âme avec le manchon. Le croisillon en plastique 40 est comploté par un canal annulaire 48 de section transversale généralement en forme de C qui fait corps avec le bord externe de l'âme 45 Le canal débouche axialement vers le rotor 22 et il est défini partiellement par les rebords interne et externe annulaires 49 et 50. Dans ce cas, l'armature elle même est formée d'un disque annulaire 51 qui est fait en un matériau de faible réluctance magnétique comme l'acier AISI 1010 Le disque d'armature 51 repose dans le canal 48 et présente deux rangées radialement espacées 52 et 53 de fentes angulairement espacées Les fentes forcent le disque 51 à avoir des pôles magnétiques qui coopèrent avec les pôles de la face 30 du rotor 22 Quand l'enroulement 20 est désexcité, un espace axial et étroit d'air 55 (figure 1) existe entre les faces polaires du rotor et les faces polaires du disque Lors d'une excitation de l'enroulement, le flux magnétique passant le long d'un trajet 56 (figure 1) traverse l'espace 55 pour attirer le disque 51 en engagement de friction avec le rotor et ainsi coupler le disque de l'armature pour une rotation avec le rotor. Le disque 51 peut être couplé au croisillon 40 de diverses façons Dans le mode de réalisation préféré, trois chevilles angulairement espacées 60 (figure 4) sont moulées intégralement avec l'extrémité fermée du canal 48 et dépassent vers le rotor 22 Le disque 51 présente trois trous fraisés 61 pour recevoir les chevilles Après avoir inséré les chevilles à travers les trous, les portions extrêmes libres des chevilles sont déformées à la chaleur pour former des têtes élargies 62 (figures 2 et 3) qui bloquent le disque d'armature dans le canal. Avec l'agencement qui précède, l'âme 45 se fléchit à l'endroit de la charnière 46 pour permettre au disque 51 d'être tiré en engagement avec le rotor 22 quand l'enroulement 20 est excité Quand l'enroulement est désexcité, l'élasticité du plastique à l'endroit de la charnière force l'âme à retourner automatiquement et retirer le disque du rotor En conséquence, la nécessité de ressorts séparés est complètement évitée comme l'est la nécessité d'un organe de montage pour supporter de tels ressorts Le croisillon en plastique peut être moulé d'une couleur appropriée et ainsi il n'est pas nécessaire de peindre l'assemblage 35 de l'armature soit pour une adaptation de couleur ou pour une protection de la corrosion. Le croisillon 40 sert également à absorber les chocs de torsion et à amortir les vibrations acoustiques et ainsi la nécessité d'éléments séparés d'amortissement en élastomère est éliminée On a trouvé que l'amortissement des vibrations en torsion et acoustiques effectué par le présent assemblage de l'armature était supérieur à celui de l'assemblage de l'armature du brevet Etat Unis de NEWTON NO 4 493 407. Lorsque l'assemblage de l'armature 35 a été engagé pendant un certain temps sous la charge, la charnière 46 a tendance à durcir à la chaleur et à retourner automatiquement sur une plus courte distance quand l'embrayage 10 est dégagé Par suite de ce phénomène, l'espace d'air 55 est maintenu à une dimension plus précisément constante tandis que la face du rotor 30 et du disque 51 s'usent car l'action de charnière change selon cette usure Ainsi, l'assemblage de l'armature possède de manière inhérente des caractéristiques de rattrapage du jeu. La figure 5 montre un embrayage 1 O'ayant un rotor 20 ' légèrement modifié et un assemblage d'armature légèrement modifié 35 ' Dans ce cas, la face de friction ' du rotor présente des lèvres circonférentielles interne et externe 70 et 71 qui dépassent axialement vers l'assemblage de l'armature Le canal 48 ' du croisillon ' présente des lèvres interne et externe 72 et 73, dépassant de manière opposée, qui sont placées à l'intérieur et à l'extérieur des lèvres 70 et 71, respectivement. Si l'arbre 14 du compresseur doit se bloquer, une chaleur considérable est produite tandis que le rotor 22 ' glisse au delà de l'assemblage arrêté 35 ' de l'armature Les chevilles 60 ' sont conçues pour se cisailler et libérer le disque 51 ' du canal 48 ' si la température des chevilles dépasse une valeur prédéterminée En libérant le disque de l'armature, l'entraînement de l'arbre bloqué du compresseur est interrompu, ce qui réduit la dégradation du compresseur 11 Les lèvres 70 à 73 coopèrent les unes avec les autres pour définir une chambre qui maintient captif le disque libre d'armature 51 ' et l'empêche de voler dangeureusement au loin de l'embrayage 10 '. Dans le mode de réalisation montré à la figure 6, une portion élargie en plastique 48 A fait corps avec le pourtour externe de l'âme 45 A Le disque 51 A de l'armature est défini par un organe en acier ayant une série de bagues radialement espacées 75 qui définissent des pôles en relation opposée au rotor 22 A Dans ce cas, le disque d'armature 51 A est moulé en place dans la portion élargie 48 A et il est partiellement enfermé par son plastique, le plastique remplissant partiellement les espaces entre les bagues 75 Ainsi, le disque de l'armature est assemblé par suite de l'opération de moulage afin d'éliminer la nécessité d'une opération séparée d'assemblage Si on le souhaite, un matériau de friction 76 similaire aux garnitures de frein peut être pressé dans les espaces entre les bagues 75 et peut être collé au plastique. La figure 7 montre un autre mode de réalisation et, dans ce cas, trois disques ou bagues d'armature 51 B sont partiellement encapsulés par une portion élargie 48 B qui fait corps avec le bord externe de l'âme 45 B Une ailette inclinée 77 au pourtour externe de la portion élargie 48 B couvre l'espace d'air 55 pour servir de protection contre les éclaboussures et restreindre l'entrée de contamination dans l'espace d'air. Le mode de réalisation de la figure 7 est particulièrement caractérisé en ce qu'une plaque circulaire de retenue 80 est prévue qui est fixée à et s'étend radialement du moyeu 36 L'assemblage d'armature 35 B est placé entre le rotor 22 B et la plaque de retenue et, si l'âme 45 B doit se déchirer o autrement faire défaut, le rotor et la plaque de retenue coopèrent pour capturer les divers composants libres de l'assemblage 35 B de l'armature et empêcher ces composants de voler axialement hors de l'embrayage. Avantageusement, la plaque de retenue 80 peut également être utilisée comme moyen pour limiter la position libérée ou retirée de l'assemblage 35 B Dans ce but, la plaque de retenue porte une série de butoirs angulairement espacés 82 qui sont adaptés à engager le côté externe de la portion élargie 48 B de l'assemblage de l'armature, un seul butoir étant visible Chaque butoir 82 est attaché à un téton fileté 83 qui est vissé dans la plaque de retenue En ajustant les tétons, les butoirs 82 peuvent être avancés vers au ou retirés au loin de l'assemblage de l'armature afin d'établir la largeur de l'espace d'air 55 quand l'embrayage est dégagé. il REVENDICATIONS 1 Assemblage d'une armature d'un accouplement électromagnétique sélectivement excitable et désexcitable, caractérisé en ce qu'il comprend un moyeu ( 36) ayant un axe central, une âme 45 jointe à et dépassant radialement dudit moyeu et un disque annulaire d'armature ( 51) qui est fait en un matériau de faible réluctance magnétique qui est radialement espacé dudit moyeu et qui est joint à ladite âme ( 45), ladite âme étant faite en un matériau élastiquement flexible pour permettre audit disque de se déplacer axialement vers l'arrière et vers l'avant relativement audit moyeu quand ledit accouplement électromagnétique est excité et désexcité. 2 Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme ( 45) précitée comprend une portion centrale ajacente au moyeu, un manchon faisant corps avec et dépassant axialement de la portion centrale de ladite âme, ledit manchon entourant et étant collé à au moins une portion dudit moyeu. 3 Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des pattes angulairement espacées et s'étendant radialement ( 42) qui font corps avec ledit moyeu, le matériau dudit manchon remplissant les espaces annulaires entre lesdites pattes pour ainsi coupler ledit moyeu et ledit manchon pour une rotation à l'unisson. 4 Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce chacune des pattes ( 42) définit une paire d'épaulements qui sont face à face en directions axialement opposées pour prendre captif le manchon axialement sur le moyeu. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un canal annulaire et débouchant axialement ( 48) de section transversale généralement en forme C, qui fait corps avec le bord externe de l'âme, ledit disque étant fixé dans ledit canal. 6 Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des trous ( 61) s'étendant axialement et angulairement espacés qui sont formés dans le disque, des chevilles ( 60) s'étendant axialement et angulairement espacées faisant corps avec le canal et dépassant axialement dudit canal et à travers lesdits trous et un moyen faisant corps avec les extrémités libres desdites chevilles pour maintenir captif ledit disque dans ledit canal. 7 Assemblage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyeu précité comprend des têtes formées par les portions extrêmes libres des chevilles ( 60) après que lesdites chevilles ont été insérées à travers lesdits trous ( 61). 8 Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque d'armature comprend une série de bagues ( 75) s'étendant circonférentiellement et radialement espacées qui définissent des pôles, avec une portion axialement agrandie faisant corps avec le bord externe de l'âme et faite du même matériau que ladite l'âme, le matériau de ladite portion agrandie entourant des portions des bagues et remplissant au moins partiellement les espaces entre lesdites bagues afin de maintenir lesdites bagues captives et de joindre lesdites bagues à ladite l'âme. 9 Assemblage d'armature pour un accouplement électromagnétique pouvant être sélectivement excité et désexcité, caractérisé en ce qu'il comprend un moyeu et un axe central, un manchon télescopé sur ledit moyeu et maintenu captif contre une rotation et un mouvement axial relativement audit moyeu, une âme généralement circulaire ( 45), dépassant radialement du manchon et ayant un bord interne faisant corps avec le manchon, un canal annulaire et débouchant axialement de section transversale généralement en forme de C ( 48) faisant corps avec le bord externe de l'âme, et un disque annulaire d'armature ( 51) fait en un matériau de faible reluctance magnétique maintenu captif dans ledit canal, ladite l'âme étant faite en un matériau élastiquement souple et étant suffisamment flexible pour permettre audit disque de se déplacer axialement vers l'arrière et vers l'avant relativement au moyeu et au manchon quand l'accouplement électromagnétique est excité et désexcité. Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des pattes ( 42) angulairement espacées et s'étendant radialement qui font corps avec le moyeu, chaque patte définissant une paire d'épaulements qui se font face en directions axiales opposées, le matériau dudit manchon encapsulant les épaulements et remplissant les espaces annulaires entre les pattes afin de maintenir le manchon captif contre un mouvement axial et de rotation sur le moyeu. 11 Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des trous ( 61) s'étendant axialement et angulairement espacés formés dans le disque, des chevilles s'étendant axialement et angulairement espacées ( 60) faisant corps avec le canal et dépassant axialement dudit canal et à travers lesdits trous et des moyens sur les extrémités libres des chevilles pour maintenir le disque d'armature axialement captif dans le canal. 12 Assemblage selon la revendication 9 du type utilisé avec un organe électromagnétique de champ, caractérisé en ce qu'il a une face de friction tournée axialement et s'étendant radialement pouvant engager le disque d'armature, des lèvres ( 70-73) internes et externes s'étendant circonférentiellement, s'étendant axialement de la face de friction vers le disque, ledit disque étant disposé radialement entre les lèvres et étant retenu librement par lesdites lèvres dans le cas ou ledit disque se sépare dudit canal. 13 Assemblage selon la revendication 9, du type utilisé avec un organe de champ électromagnétique ayant une face de friction tournée axialement et s'étendant radialement, placée ajacente à un côté du canal et adaptée à engager le disque à armature et un organe de retenue ( 80) fixé à et s'étendant radialement du moyeu et disposé en relation face à face avec l'autre côté du canal, l'organe de retenue coopérant avec la face de friction pour retenir l'âme, le canal et le disque, axialement, dans le cas ou l'âme se sépare du manchon. 14 Assemblage selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen formant butoir axialement réglable ( 82) sur l'organe de retenue pour établir un espacement axial prédéterminé entre le disque d'armature et la face de friction.