Brevet FR2662770A1 — publié le 19911206

La présente invention se rapporte à des disques d'accouplement à plusieurs pôles, du type utilisé dans un accouplement électromagnétique tel qu'un embrayage ou frein électromagnétique Le disque d'accouplement peut faire partie d'un champ rotatif ou non rotatif ou bien peut être un induit rotatif ou non rotatif. Un accouplement électromagnétique typique et révélé dans le brevet US NO 4 187 939 de Silvestrini et autres et, dans ce cas particulier, l'accouplement est un embrayage électromagnétique ayant un disque rotatif d'induit fait d'un matériau magnétique tel que de l'acier et ayant un champ avec un disque rotatif d'accouplement ou rotor qui est également fait d'un matériau magnétique. Quand l'enroulement du champs est excité, le flux magnétique parcourt un trajet entre le rotor et l'induit axialement opposé et attire l'induit en engagement avec la face de travail du rotor pour les coupler l'un à l'autre pour une rotation à l'unisson. Dans l'accouplement révélé dans le brevet de Silvestrini et autres l'induit présente un anneau de fentes régulièrement espacées en "banane" tandis que le rotor présente deux anneaux concentriques de fentes régulièrement espacées en banane qui sont placés sur des côtés opposés de l'anneau des fentes de l'induit Les fentes en banane forment des espaces d'air de forte reluctance forçant le rotor et l'induit à définir quatre pôles magnétiques qui augmentent le couple d'un accouplement ayant un enroulement d'un diamètre donné En formant un anneau additionnel de fentes dans chacun du rotor et de l'induit, l'accouplement peut être construit sous la forme d'un accouplement à six pôles avec une capacité encore plus importante de couple. Jusqu'à maintenant, les fentes en banane étaient traditionnellement embouties dans le rotor et l'induit Les techniques actuellement disponibles d'emboutissage dictent que, en règle générale, la largeur radiale des fentes ne puisse être sensiblement plus petite qu'environ trois-quarts de l'épaisseur du disque. Par suite, on rencontre des difficultés pour l'emboutissage d'anneaux multiples de fentes dans un disque comparativement épais d'un relativement petit diamètre De plus, l'emboutissage des fentes laisse des traces aux bords des fentes et a tendance à imposer des restrictions sur l'emplacement des fentes dans le disque et sur la forme des fentes Il est difficile de maintenir la concentricité entre des rangées adjacentes de fentes et il est difficile de maintenir toutes les portions du disque d'une épaisseur uniforme La conception du disque a ainsi tendance a être dictée par des considérations d'outillage plutôt que par des caractéristiques magnétiques. En alternative à la formation de fentes dans le rotor et l'induit pour former des espaces d'air de forte reluctance, des canaux peuvent être usinés dans le disque puis remplis d'un matériau non magnétique pour définir des barrières de forte reluctance entre les pôles. Subséquemment, le disque est usiné pour enlever les fonds des canaux magnétiques et éliminer les trajets de fuite de flux qui seraient autrement créés à travers les fonds des canaux Ce procédé de fabrication est relativement coûteux et le devient d'autant plus que chaque disque est formé avec deux anneaux ou plus de forte reluctance. La formation des fentes dans un disque d'accouplement par l'utilisation d'un faisceau laser est révélé dans le brevet US de Booth NO 4 685 202 cédé à la même demanderesse Dans le procédé révélé dans ce brevet, le faisceau laser forme des fentes continues qui sont immédiatement remplies d'un matériau non magnétique. Alternativement, le procédé envisage la formation de fentes angulairement espacées en banane, séparées par des ponts non magnétiques qui sont formés par remplissage des espaces entre les fentes d'un matériau non magnétique. Les procédés révélés dans le brevet ci-dessus mentionné de Booth et autres représentent des améliorations remarquables dans la technique des disques pour accouplement magnétique Cependant, même ces procédés présentent certaines limites Par exemple, la formation de fente de toute largeur radiale sensible nécessite l'utilisation d'un laser très puissant ayant un faisceau d'un diamètre sensible De plus, le remplissage des fentes ou de portions de celles-ci impose une certaine restriction sur la forme en section transversale et/ou l'orientation des fentes. La demande de brevet US de Booth NO 133 145, déposée le 14 Décembre 1987, révèle un autre procédé de formation de fentes dans un disque d'accouplement électromagnétique par l'utilisation d'un laser Plus particulièrement, le faisceau laser fait une trace autour du périmètre de chaque fente à former et forme la fente en découpant un morceau du matériau du disque Ce procédé permet un contrôle relativement précis de la forme, de l'emplacement et du fini des bords des fentes mais est un peu lent du point de vue fabrication car tout le périmètre de chaque fente doit être tracé par le faisceau laser De plus, il est nécessaire de reprogrammer le parcours du faisceau laser à chaque fois que l'on change la configuration, l'emplacement ou la taille de la fente. La présente invention a pour but général de procurer un nouveau disque pour accouplement électromagnétique ainsi qu'un procédé pour sa fabrication, permettant d'obtenir un accouplement ayant un enroulement d'un diamètre donné pour produire un couple supérieur et qui, en même temps, soit plus rapide et plus facile à fabriquer en étant moins vulnérable à des variations du processus de fabrication. Un objectif plus détaillé consiste à obtenir ce qui précède en prévoyant un disque d'accouplement dans lequel les pôles magnétiques sont délimités par des gorges et fentes qui coopèrent et qui communiquent les unes avec les autres pour former des espaces d'air traversant complètement le disque, les fentes étant comparativement peu profondes, afin de réduire le temps et l'effort requis pour former les fentes. La présente invention a pour autre objet de procurer un disque d'accouplement o des gorges s'étendant circonférentiellement, circonférentiellement continues et radialement espacées sont formées dans une face du disque tandis que des rangées s'étendant circonférentiellement et radialement espacées de fentes circonférentiellement espacées sont formées dans l'autre face du disque et sont placées en alignement radial avec les gorges afin de former des espaces d'air traversant complètement le disque En vertue des gorges, l'épaisseur axiale du matériau qu'il faut enlever du disque pour former les fentes est considérablement réduite, ce qui permet au disque d'être fabriqué en moins de temps et avec une plus grande précision. La présente invention réside également dans les nouveaux procédés utilisés pour former les gorges et les fentes dans le disque. 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 perspective montrant un type d'un nouveau disque perfectionné pour accouplement électromagnétique selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie, faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et montrant schématiquement les gorges qui sont formées dans la face ne travaillant pas du disque; la figure 3 est une vue perspective fragmentaire montrant schématiquement les fentes qui sont formées dans la face de travail du disque à gorges illustré à la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe transversale, généralement similaire à la figure 2, mais qui montre un disque avec des gorges dans sa face de travail et avec des fentes formées dans sa face qui ne travaille pas, la figure 5 est une vue en coupe transversale, similaire à la figure 2, mais elle montre schématiquement un autre procédé de formation des fentes dans la face de travail du disque; les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale d'un disque d'accouplement, la figure 6 montrant le disque avant formation des fentes et la figure 7 montrant le disque après avoir formé les fentes par un autre procédé; et les figures 8 et 9 sont des vues en coupe transversale généralement similaires aux figures 6 et 7, respectivement, mais qui montrent un autre type de disque d'accouplement. Les dessins montrent la présente invention sous la forme d'un disque d'accouplement 20 à utiliser dans un accouplement électromagnétique tel qu'un frein ou embrayage électromagnétique Tandis que le disque pourrait être un induit, il est montré ici comme faisant partie d'un rotor 21 d'embrayage qui peut, par exemple être du type révélé dans le brevet de Silvestrini et autres ci-dessus mentionné Dans ce cas particulier, le rotor est de forme circulaire et il comporte une collerette externe 22 s'étendant axialement et un moyeu interne s'étendant axialement 23 qui font de préférence corps avec une face 24 du disque 20 La face opposée 25 (figures 2 et 3) du disque forme la face de travail du rotor 21 et est adaptée à venir en engagement de friction avec l'induit de l'embrayage La collerette 22 et le moyeu 23 définissent les anneaux polaires externe et interne, respectivement, du rotor 21. Comme cela est conventionnel, le rotor 21 est fait d'un matériau magnétique de faible reluctance tel que de l'acier Tandis que le rotor pourrait être coulé puis usiné, il est de préférence formé par une opération d'estampage ou d'étirage. Le rotor spécifique 21 qui a été illustré aux figures 1 à 3 fait partie d'un embrayage à quatre pôles et ainsi le disque 20 comporte deux anneaux concentriques 28 (figure 3) qui sont porteurs de moins de flux magnétique que les zones restantes du disque Un pôle magnétique est défini par la zone annulaire du disque qui se trouve radialement vers l'intérieur de l'anneau interne 28, deux pôles sont définis par la zone annulaire entre l'anneau interne et l'anneau externe et le quatrième pôle est défini par la zone annulaire placée vers l'extérieur de l'anneau externe. Selon la présente invention, les anneaux 28 sont définis par une combinaison unique de gorges 29 et de fentes 30 qui ont pour résultat la formation d'espaces d'air traversant totalement le disque 20 Les gorges 29 sont formées dans une face 24, 25 du disque tandis que les fentes 30 sont formées dans la face opposée du disque, en alignement radial avec les gorges En vertu des gorges, seule une faible épaisseur du matériau doit être enlevée du disque afin de former les fentes et ainsi les fentes peuvent être formées plus rapidement et plus précisément que ce qui étaient possible jusqu'à maintenant. Le procédé préféré de formation des gorges 29 dans le disque 20 est illustré à la figure 2 Lorsque l'on effectue ce procédé, on prévoit un poinçon 31 en forme d'anneau circulaire ayant une face 32 de mise en forme adaptée à être disposée en relation opposée par rapport à la face ne travaillant pas 24 du disque 20. Deux nervures radialement espacées et s'étendant circonférentiellement 33 sont formées sur et dépassent axialement de la face de mise en forme du poinçon, lesquelles sont utilisées pour former les gorges 29. Après avoir embouti le rotor 21, la face 24 ne travaillant pas du disque 20 est frappée du poinçon 31 pour forcer les nervures 33 à former les gorges circonférentiellement continues 29 par fluage à froid du métal La hauteur des nervures est plus petite que l'épaisseur du disque et ainsi les gorges sont formées avec des extrémités fermées ou fonds sans interrompre la face de travail 25 du disque. Un disque typique 20 a une épaisseur d'environ 4,2 mm et il présente des gorges 30 d'une profondeur nominale de 3,05 mm Chaque gorge présente de préférence des parois latérales qui s'évasent en s'éloignant l'une de l'autre tandis qu'elles progressent à partir de l'extrémité fermée de la gorge vers la face de non travail 24 du disque 20 A titre d'exemple, chaque parois latérale peut s'évaser à un angle d'environ 150. La construction du disque 20 que l'on vient de décrire permet ainsi au rotor 21 de fonctionner dans certains types d'accouplements électromagnétiques à plusieurs pôles Les vides créés par les gorges 29 résistent à l'écoulement du flux magnétique et ainsi forcent des pôles magnétiques à s'établir sur les côtés opposés de chaque gorge Lorsqu'elles sont formées comme on l'a décrit, les gorges 29 sont d'une forme très précise, sont localisées avec une très grande précision et sont précisément concentriques Les zones formant âmes aux extrémités fermées de deux gorges ont virtuellement la même épaisseur et de plus, il n'y a virtuellement pas de variation d'un rotor à l'autre. Dans la mise en oeuvre de l'invention, l'efficacité magnétique du disque 20 est améliorée en vertu des fentes 30 qui coopèrent avec les gorges 29 pour former des espaces d'air qui traversent complètement l'épaisseur axiale du disque Dans le mode de réalisation montré aus figures 1 à 3, les fentes sont formées dans la face de travail 25 du disque en dirigeant un faisceau laser 35 (figure 3) vers la face de travail Les fentes sont de préférence découpées en faisant tourner le disque sur son propre axe pour forcer une bande circulaire du disque à traverser au-delà du faisceau bien que le disque puisse être maintenu stationnaire et le faisceau déplacé en un trajet circulaire autour du disque. Comme cela est plus clairement montré à la figure 3, le faisceau laser 35 force les fentes 30 à être formées en alignement radial avec les gorges 29, chaque fente ayant une largeur radiale relativement petite d'environ 1,27 mm et étant suffisamment profonde pour communiquer avec la gorge radialement alignée Tandis que les gorges sont effilées ou évasées en section transversale radiale, les c 8 tés opposés de chaque fente sont sensiblement parallèles. Tandis que le disque 20 tourne, le faisceau laser 35 est périodiquement arrêté Cela force les fentes de chaque rangée à être circonférentiellement espacées les unes des autres et à être séparées par des ponts 36 (figure 3) en un matériau magnétique d'une épaisseur égale à l'épaisseur du fond de la gorge alignée 29 Les points impartissent une intégrité de structure du disque et permettent au disque de former un composant intégral. De ce qui précède, il est apparent que la formation des gorges 29 réduit l'épaisseur du matériau qu'il faut enlever afin de former les fentes 30 Ainsi, le disque présente des fentes qui le traversent qui définissent des espaces très efficaces d'air et cependant le temps requis pour former ces fentes est diminué car seule une épaisseur réduite de métal doit être découpée afin de former les fentes Le procédé de la présente invention permet également d'utiliser un laser moins puissant pour former les fentes. Le rotor 21 A montré à la figure 4 est le même que le rotor 21 des figures 1 à 3 à l'exception que, dans le cas du rotor 21 A, les gorges 29 A sont formées dans la face de travail 25 A du disque 20 A tandis que les fentes 30 A sont formées dans la face de non travail 24 A Sur la figure 4, le faisceau laser 35 a été montré comme étant dirigé contre la face de travail 25 A afin de former les fentes 30 A mais on notera que le laser pourrait être dirigé contre la face de non travail 24 A. Le rotor 21 B montré sur la figure 5 est identique au rotor 21 des figures 1 à 3 à l'exception que les fentes 30 B du rotor 21 B sont formées en emboutissant le disque au moyen du poinçon 36 schématiquement illustré à la figure 5 Grâce aux gorges préformées 29 B, les fentes 30 B sont très peu profondes et ainsi peuvent être d'une petite largeur radiale De même, une force moins importante d'emboutissage est requise pour former les fentes. Le rotor 21 C de la figure 6 est essentiellement le même que le rotor 21 de la figure 2 à l'exception que, dans le cas du rotor 21 C, chaque gorge 29 C est circonférentiellement interrompue et est formée avec de courts ponts angulairement espacées (non représentés) à la manière révélée dans la demande de brevet US de Booth et autres NO 262 358 déposée le 25 Octobre 1988 Après avoir formé les gorges circonférentiellement interrompues dans la face de non travail 24 C du disque 20 C, les fentes C sont formées en usinant ou en meulant le disque à partir de la face de travail 25 C, comme le montre la figure 7, pour ainsi usiner ou enlever les extrémités des gorges et laisser les fentes dans la face de travail Les gorges 29 C s'effilent vers la face de travail 29 C du disque 20 C et ainsi la largeur radiale des fentes 30 C peut être contrôlée en contrôlant la profondeur d'usinage ou de meulage de la face de travail Les ponts régulièrement espacés de chaque gorge 29 C préservent l'intégrité de structure du disque 20 C après formation des fentes 30 C. Le rotor 21 D des figures 8 et 9 est essentiellement le même que le rotor 21 C des figures 6 et 7 à l'exception que la face de travail 25 D du disque 20 D est ondulée Ainsi, il existe une gorge 40 s'étendant circonférentiellement dans la face de travail 25 D entre deux fentes 30 D (figure 9) qui sont placées sur la face de travail et qui communiquent avec la gorge 29 D dans la face de non travail 24 D La face de travail de l'induit de l'accouplement électromagnétique a une forme qui est complémentaire de celle de la face de travail 25 D du disque 20 D du rotor 21 D. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Disque d'accouplement à plusieurs pôles pour un accouplement électromagnétique, ledit disque étant fait d'un matériau magnétique et ayant une face de travail et une face de non travail opposée, ladite face de travail étant adaptée à venir en engagement avec un autre disque d'accouplement électromagnétique, caractérisé en ce que des moyens formant gorges ( 29) sont formés dans et s'étendent généralement circonférentiellement autour de l'une des faces dudit disque pour délimiter des pôles magnétiques adjacents et des moyens formant fentes ( 30) sont formés dans et s'étendent circonférentiellement autour de la face opposée dudit disque pour communiquer avec lesdits moyens formant gorges et ainsi former des espaces d'air qui traversent complètement ledit disque entre ses faces, la forme en section transversale radiale desdits moyens formant fentes étant différents de celle desdits moyens formant gorges. 2 Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur axiale des moyens formant gorges ( 29) est plus importante que la profondeur axiale des moyens formant fentes ( 30). 3 Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant gorges ( 29) sont définis par un certain nombre de gorges radialement espacées et circonférentiellement continues, les moyens formant fentes ( 30) étant définis par un certain nombre de rangées radialement espacées de fentes circonférentiellement espacées, et en ce qu'il y a une rangée de fentes en alignement radial avec chaque gorge. 4 Disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gorges et les fentes sont formées dans la face de non travail ( 24 D) et la face de travail ( 25 D) respectivement, du disque, et en ce qu'il y a également un moyen formant gorge s'étendant circonférentiellement ( 40), formé dans la face de travail du disque entre des rangées adjacentes de fentes pour qu'ainsi la face de travail du disque ait une configuration ondulée. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant gorges et les moyens formant fentes sont formés dans la face de non travail ( 24) et la face de travail ( 25), respectivement, du disque. 6 Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant gorges ( 29 A) et les moyens formant fentes ( 30 A) sont formés dans la face de travail ( 25 A) et la face de non travail ( 24 A), respectivement, du disque. 7 Disque d'accouplement à plusieurs pôles pour un accouplement électromagnétique, ledit disque étant fait d'un matériau magnétique ayant une face de travail et une face de non travail opposée, ladite face de travail étant adaptée à venir en engagement avec un autre disque de l'accouplement électromagnétique, caractérisé en ce qu'un certain nombre de gorges radialement espacées sont formées dans et s'étendent généralement circonférentiellement autour de l'une des faces du disque pour délimiter des pôles magnétiques adjacents et en ce qu'un certain nombre de rangées radialement espacées et s'étendant circonférentiellement de fentes circonférentiellement espacées sont formées dans la face opposée du disque, les fentes étant en alignement radial avec les gorges et communiquant avec lesdites gorges pour ainsi former des espaces d'air qui traversent complètement le disque entre les faces du disque. 8 Disque selon la revendication 7, caractérisé en ce que les gorges ( 29) sont circonférentiellement continues. 9 Disque selon la revendication 8, caractérisé en ce que la profondeur des gorges ( 29) est plus importante que celle des fentes ( 30). Disque selon la revendication 9, caractérisé en ce que la forme en section transversale radiale des gorges ( 29) est différente de la forme en section transversale radiale des fentes ( 30). 11 Disque selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fentes ( 30) et les gorges ( 29) sont formées dans la face de travail et la face de non travail, respectivement, du disque. 12 Procédé de formation d'un disque d'accouplement à plusieurs p 8 les pour un accouplement électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de prévoir un disque généralement circulaire fait d'un matériau magnétique et ayant des première et seconde faces opposées, de former un certain nombre de gorges radialement espacées et s'étendant circonférentiellement dans la première face dudit disque en forçant le matériau dudit disque à s'écouler, et en enlevant le matériau de la seconde face dudit disque pour former un certain nombre de rangées radialement espacées de fentes circonférentiellement espacées en alignement radial avec lesdites gorges, lesdites fentes et lesdites gorges communiquant pour définir des espaces d'air qui traversent complètement le disque entre ses faces. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fentes sont formées en coupant la seconde face du disque au moyen d'un laser pour éliminer le matériau d'une partie de la seconde face. 14 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fentes sont formées en emboutissant la seconde face du disque pour éliminer le matériau d'une partie de ladite seconde face. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fentes sont formées en meulant la seconde face du disque pour éliminer le métal d'au moins une partie de ladite seconde face.