Brevet FR2798437A1 — publié le 20010316

La présente invention concerne un système d'embrayage pour des appareils agricoles et elle comprend un embrayage à friction. Dans les appareils agricoles, on utilise des embrayages à friction lorsqu'il s'agit d'accélérer des masses importantes, comme par exemple des volants d'inertie. Pendant la phase d'accélération, l'embrayage patine et convertit l'énergie alors absorbée en chaleur. De même, l'embrayage à friction de tels appareils réagit lorsque se produit un blocage à l'intérieur de l'appareil, de sorte que la totalité de la puissance de friction, c'est-à-dire la puissance d'entraînement, est convertie en chaleur. Dans ce cas, l'embrayage s'échauffe très rapidement. La chaleur accumulée ne peut être évacuée que via sa surface. Le refroidissement dure par conséquent d'autant plus longtemps et le risque d'une surchauffe de l'embrayage à friction est important. Pour cette raison, on emploie des embrayages à friction uniquement là o l'on doit accélérer des masses importantes et que des surcharges dues à des blocages ne se produisent que de façon occasionnelle. L'objectif de la présente invention, c'est de réaliser un système d'embrayage avec un embrayage à friction dans lequel le risque de surchauffe est réduit et qui présente grâce à cela une durée de vie d'autant plus élevée. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un système d'embrayage pour l'entraînement en rotation d'appareils agricoles, ou respectivement d'organes d'entraînement entraînés en rotation dans des appareils agricoles, caractérisé en ce qu'il comprend - un embrayage à friction, qui comprend: -- un axe longitudinal, -- un carter qui présente une première surface de friction sur laquelle est dressé perpendiculairement l'axe longitudinal, -- un moyeu reçu dans le carter, capable de tourner par rapport à celui- ci autour de l'axe longitudinal et susceptible de se déplacer dans des limites en direction axiale, -- au moins une première lamelle de moyeu reliée solidairement au moyeu, -- une plaque de pression, -- des ressorts de compression qui attaquent la plaque de pression et s'appuient contre une plaque d'appui fixée sur le carter, et -- des lamelles de friction, agencées entre la première surface de friction du carter et la première lamelle de moyeu ainsi qu'entre celle-ci et la plaque de pression, et le cas échéant entre les autres lamelles reliées respectivement au carter et au moyeu; - un dispositif d'actionnement, qui comprend: -- un électroaimant de forme annulaire, agencé coaxialement autour d'un tronçon du moyeu sortant du carter et capable de tourner autour de celui-ci sans possibilité de se déplacer en direction de l'axe longitudinal, et susceptible d'être bloqué à l'encontre d'une rotation par des organes de blocage, et -- une plaque d'armature reliée à la plaque de pression au moyen de goujons de positionnement et reliée solidairement en rotation avec le carter; et - des organes de commande par l'intermédiaire desquels l'électroaimant est susceptible d'être relié à une source de courant. L'avantage dans un tel système, c'est que lors de l'accélération le couple transmis augmente lentement jusqu'au couple nominal, de sorte que les pressions de surface spécifiques sont faibles au commencement de l'opération d'embrayage lorsqu'il existe une forte différence de vitesses de rotation, et que la chaleur ainsi produite qui doit être absorbée par l'embrayage est plus faible que dans les solutions traditionnelles. Le risque de surchauffe de l'embrayage est par conséquent réduit et la durée de vie est augmentée. Pour atteindre l'objectif de l'invention on propose aussi un procédé pour la commande d'un embrayage à friction, lequel comprend un carter, un moyeu, et un agencement à friction, ledit embrayage étant attaqué par une plaque de pression chargée par des ressorts de compression, dans lequel ladite plaque de pression est déplaçable au moyen d'un dispositif d'actionnement et le déplacement a lieu au moyen d'organes de commande de telle sorte que la force de pressage de la plaque de pression, partant d'une valeur minimum, est amenée à la valeur totale de la sollicitation en pression en une durée prédéterminée. Ici, la plus petite valeur minimum possible est égale à zéro. Selon une réalisation du système d'embrayage, on prévoit que la plaque d'appui soit pourvue à sa périphérie de traversées parallèles à l'axe longitudinal, à travers lesquelles est passé respectivement un goujon de positionnement, et que les ressorts de compression soient reçus dans la région entre la plaque de pression et la plaque d'appui sur les goujons de positionnement. Grâce à cela, on obtient un guidage avantageux de la plaque d'armature tenue par les goujons de positionnement. Pour le montage de l'électroaimant, on prévoit de préférence des paliers à roulements. Les organes de commande comprennent de préférence un élément de commande qui laisse diminuer la force d'actionnement produite par l'électroaimant et opposée à la force des ressorts de compression lors de l'approche de l'embrayage à friction depuis une valeur maximum jusqu'à une valeur réduite sur une durée prédéterminée. Lorsque l'électroaimant n'exerce plus aucune force sur la plaque de pression, dans le sens d'une décharge, l'embrayage est alors établi au couple nominal. Pour les applications dans lesquelles on exige un découplage du train d'entraînement sur des durées prolongées, on prévoit additionnellement en série à l'embrayage de friction et au dispositif d'actionnement un accouplement à crabots commutable afin d'assurer une interruption de la transmission des forces de manière dépourvue d'énergie. La consommation électrique de l'électroaimant serait trop élevée pour une coupure de longue durée. Lors d'une surcharge, afin d'empêcher une surchauffe de l'embrayage à friction, on prévoit encore des détecteurs de vitesses de rotation, associés respectivement au carter et au moyeu, et que les organes de commande comprennent un comparateur et un circuit de temporisation qui activent l'électroaimant et déchargent au moins partiellement l'agencement à friction en cas de dépassement d'une différence de vitesses de rotation prédéterminée entre le carter et le moyeu pendant une durée prédéterminée. Un signal d'avertissement montre à l'utilisateur de la machine qu'il s'est produit une surcharge, de sorte qu'il peut arrêter la machine et supprimer des colmatages éventuels à titre de cause du blocage. Lors de l'actionnement de l'électroaimant, afin d'éviter que la plaque d'armature vienne frapper contre celui-ci et que les goujons de positionnement fléchissent lors de l'approche de l'embrayage, on prévoit que la plaque d'armature soit reliée au moyen d'éléments de fixation avec la plaque d'appui de manière solidaire en rotation et avec faculté de déplacement axial dans des limites. Selon une réalisation du procédé de l'invention, on prévoit d'augmenter la force de pressage pendant une durée prédéterminée, afin de s'opposer à une réduction de la valeur de friction lorsqu'on sollicite fréquemment l'embrayage, ou bien afin de libérer l'appareil en cas de colmatage. À cet effet, on prévoit un deuxième électroaimant, ou bien un bobinage additionnel, qui est capable d'attaquer la plaque d'armature avec une pression additionnelle. De plus, selon une réalisation du procédé, en vue d'obtenir une coupure en cas de surcharge, on prévoit de mesurer et de comparer les vitesses de rotation du carter et du moyeu, et lors d'un dépassement d'une différence de vitesses de rotation prédéterminée et pendant une durée prédéterminée, on décharge l'agencement de friction et l'on engendre un signal d'avertissement. Dans l'ensemble, avec un tel système d'embrayage et un tel mode de fonctionnement avec comportement commandé à l'approche, on obtient que les éléments du train d'entraînement situés en aval du système d'embrayage peuvent être conçus sur le plan structurel sans prendre en compte les valeurs de pointe au démarrage. Même lorsque l'embrayage est chaud, il est ici possible de prévoir une compensation correspondante à l'approche, en ce sens que la sollicitation de l'agencement de friction en pression est augmentée, ce pourquoi la transmission du couple de rotation de l'embrayage peut être augmentée de telle sorte que cette transmission correspond au comportement d'approche normal de l'embrayage en partant de l'état froid. De modes de réalisation préférés de l'invention sont représentés de manière schématique dans les dessins, dans lesquels: la figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un système d'embrayage avec un embrayage à friction et un électroaimant, représenté par moitié en coupe longitudinale, et la figure 2 montre un deuxième mode de réalisation dans lequel on prévoit en plus de l'embrayage à friction un accouplement à crabots monté en série. À la figure 1, on peut voir l'embrayage à friction 1 à actionnement électromagnétique, lequel comprend un carter 2, un moyeu 3, un agencement à friction 4, et un dispositif d'actionnement 5 avec un électroaimant 6 et une plaque d'armature. L'électroaimant 6 peut être raccordé à une source de courant 8 par l'intermédiaire de moyens de commande 7. Le carter 2, agencé de façon centrée sur un axe longitudinal 9, présente une première surface de friction 10, disposée perpendiculairement à l'axe longitudinal 9, ainsi qu'une lamelle 11, reliée au carter 2 de manière solidaire en rotation autour de l'axe longitudinal 9 mais avec faculté de déplacement en direction de l'axe longitudinal 9. Le moyeu 3 est reçu dans le carter 2 de façon centrée sur l'axe longitudinal 9, et avec faculté de rotation par rapport au carter autour de l'axe longitudinal 9. Une première lamelle 12 est reliée solidairement en rotation et sans possibilité de déplacement en direction axiale avec le moyeu 3, tandis qu'une deuxième lamelle 13 est reliée au moyeu 3 solidairement en rotation autour de l'axe longitudinal 9 mais avec faculté de déplacement en direction de l'axe longitudinal 9. Au voisinage de la première lamelle de moyeu 12 est agencée une plaque de pression 14, attaquée par des ressorts de compression 15 et 16, lesquels s'appuient à leur tour sur une plaque d'appui 17 reliée au carter 2, et la plaque de pression est en outre reliée à des goujons de positionnement 18, parallèles à l'axe longitudinal 9, qui sont à leur tour reliés à une plaque d'armature 19 de forme annulaire au moyen de bagues de blocage 31. La plaque d'appui 17 est pourvue à sa périphérie de traversées 20 qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal 9, et à travers lesquelles sont passés respectivement les goujons de positionnement 18. Les ressorts de compression 15 et 16 sont reçus sur les goujons de positionnement 18 dans la région entre la plaque de pression 14 et la plaque d'appui 17. Des lamelles de friction 21 sont agencées entre la première surface de friction 10 du carter 2 et la deuxième lamelle de moyeu 13, ainsi qu'entre celle-ci et la lamelle de carter 11, et des lamelles de friction 21 sont en outre agencées entre la lamelle de carter 11 et la première lamelle de moyeu 12 ainsi qu'entre cette dernière et la plaque de pression 14. La plaque d'armature 19 est agencée au voisinage de l'électroaimant 6 et elle est reliée au moyen d'éléments de fixation 30 de manière solidaire en rotation et avec faculté de déplacement axial dans des limites avec la plaque d'appui 17 du carter 2, de sorte qu'il se forme un entrefer entre la plaque d'armature 19 et l'électroaimant 6. Ainsi, même en cas d'usure des lamelles de friction 21, il ne se produit pas de venue en contact entre la place d'armature 19 est l'électroaimant 6. De plus, les éléments de fixation 30 empêchent une flexion des goujons de positionnement 18 lors de l'approche de l'embrayage à friction 1. L'électroaimant 6 est réalisé de forme annulaire; il est agencé coaxialement autour d'un tronçon 22 du moyeu 3 qui dépasse hors du boîtier 2, et il est monté avec faculté de rotation par rapport à celui- ci, mais en faculté de déplacement dans la direction de l'axe longitudinal 9, au moyen de paliers à roulements 23. Des organes de blocage 24 empêchent une rotation de l'électroaimant 6 lors de l'approche de l'embrayage à friction 1. Des détecteurs de vitesses de rotation respectifs 25 et 26 sont associés au moyeu 3 et au carter 2, afin de mesurer la vitesse de rotation du composant respectif par unité de temps. Le premier détecteur de vitesses de rotation 25, le deuxième détecteur de vitesses de rotation 26 et l'électroaimant 6 sont reliés aux organes de commande 7. Les données mesurées par les détecteurs de vitesses de rotation 25 et 26 servent de signaux d'entrée au moyen desquels on peut commander l'électroaimant 6. Grâce à la commande de l'électroaimant 6, lors d'une accélération du train d'entraînement, il est possible de faire augmenter lentement le couple transmis jusqu'à atteindre le couple nominal requis. Au commencement de l'opération d'embrayage, lorsqu'il existe une forte différence entre les vitesses de rotation du moyeu 3 et du carter 2, on peut minimiser les pressions de surface spécifiques entre la lamelle de carter 11, ou respectivement les lamelles de moyeu 12 et 13, et les lamelles de friction 21, grâce à quoi la chaleur dégagée qui doit être absorbée par l'embrayage à friction 1 peut être également maintenue faible. Le risque d'une surchauffe est réduit et la durée de vie de l'embrayage à friction 1 est prolongée. Lors d'un dépassement d'une différence prédéterminée entre les vitesses de rotation du carter 2 et du moyeu 3 pendant une durée prédéterminée, les détecteurs de vitesses rotation 25 et 26 activent l'électroaimant 6 par l'intermédiaire des moyens de commande 7 et ils déchargent ainsi l'agencement de friction 4. Un signal d'avertissement montre à l'opérateur de la machine qui s'est produit une surcharge, de sorte qu'il peut arrêter la machine et éliminer des colmatages éventuels à titre de cause du blocage. De plus, les moyens de commande 7 comprennent un élément de commande 27 qui laisse diminuer la force d'actionnement produite par l'électroaimant 6 et opposée à la force des ressorts de compression 15 et 16 lors de l'approche de l'embrayage à friction 1 depuis une valeur maximum jusqu'à une valeur nulle sur une durée prédéterminée. Lorsque l'électroaimant exerce 6 n'exerce plus aucune force sur la plaque de pression 14 dans le sens de la décharge, l'embrayage à friction 1 est alors établi au couple nominal requis. Dans le cas o l'on doit exercer une sollicitation supplémentaire sur la plaque de pression 14, on prévoit un deuxième électroaimant ou une bobine supplémentaire, qui est agencé(e) coaxialement par rapport au premier électroaimant 6. Grâce à cela, on obtient une augmentation brève du couple de rotation. Il est alors possible de libérer un appareil bloqué, et de compenser une chute de couple de rotation qui se produit lors de l'échauffement de l'embrayage à friction 1 en raison de la chute du coefficient de friction entre la lamelle de carter 11, ou respectivement les lamelles de moyeu 12 et 13, et les lamelles de friction 21. À la figure 2, on peut voir un mode de réalisation dans lequel on prévoit en plus de l'embrayage à friction 1 avec les moyens de commande 7 un accouplement à crabots 28 monté en série. L'inconvénient d'un embrayage à friction 1 à actionnement purement électromagnétique, c'est que l'électroaimant 6 a besoin de courant même lors d'un désaccouplement du train d'entraînement. L'accouplement à crabots 28 a pour effet une interruption de la transmission des forces d'une manière exempte d'énergie lorsqu'on a besoin d'un désaccouplement de longue durée du train d'entraînement. L'accouplement à crabots 28 est agencé de manière centrée sur l'axe longitudinal 9 et possède un crabot 29, en engagement dans un évidement correspondant 32 dans le moyeu 3 lors du fonctionnement de l'appareil agricole. Lorsqu'on doit séparer la liaison, le crabot 29 de l'accouplement à crabots 28 est sorti hors du moyeu 3, par exemple au moyen d'une fourchette de commutation que l'on peut amener en engagement dans un évidement correspondant 33 de l'accouplement à crabots 28, de sorte que l'on interrompt la transmission des forces. Liste des références 1. Embrayage à friction 2. Carter 3. Moyeu 4. Agencement à friction 5. Dispositif d'actionnement 6. Électroaimant 7. Moyens de commande 8. Source de courant 9. Axe longitudinal 10. Première surface de friction 11. Lamelle de carter 12. Première lamelle de moyeu 13. Deuxième lamelle de moyeu 14. Plaque de pression 15. Ressort de compression 16. Ressort de compression 17. Plaque d'appui 18. Goujons de positionnement 19. Plaque d'armature 20. Traversées 21. Lamelle de friction 22. Tronçon sortant 23. Palier à roulements 24. Organe de blocage 25. Premier détecteur de vitesses de rotation 26. Deuxième détecteur de vitesses de rotation 27. Élément de commande 28. Accouplement à crabots 29. Crabot 30. Élément de fixation 31. Bague de blocage 32. Évidement 33. Évidement Revendications 1. Système d'embrayage pour l'entraînement en rotation d'appareils agricoles, ou respectivement d'organes d'entraînement entraînés en rotation dans des appareils agricoles, caractérisé en ce qu'il comprend: un embrayage à friction (1), qui comprend: -- un axe longitudinal (9), -un carter (2) qui présente une première surface de friction (10) sur laquelle est dressé perpendiculairement l'axe longitudinal (9), -- un moyeu (3) reçu dans le carter (2), capable de tourner par rapport à celuici autour de l'axe longitudinal (9) et susceptible de se déplacer dans des limites en direction axiale, -- au moins une première lamelle de moyeu (12) reliée solidairement au moyeu (3), --une plaque de pression (14), -des ressorts de compression (15, 16) qui attaquent la plaque de pression (14) et s'appuient contre une plaque d'appui (17) fixée sur le carter (2), et -- des lamelles de friction (21), agencées entre la première surface de friction (10) du carter (2) et la première lamelle de moyeu (12) ainsi qu'entre celle-ci et la plaque de pression (14), et le cas échéant entre chacune des autres lamelles (11, 13) reliées respectivement au carter (2) et au moyeu (3); - un dispositif d'actionnement (5), qui comprend: -- un électroaimant (6) de forme annulaire, agencé coaxialement autour d'un tronçon (22) du moyeu (3) sortant du carter (2) et capable de tourner autour de celui-ci sans possibilité de se déplacer en direction de l'axe longitudinal (9), et susceptible d'être bloqué à l'encontre d'une rotation par des organes de blocage (24), et -- une plaque d'armature (19) reliée à la plaque de pression (14) au moyen de goujons de positionnement (18) et reliée solidairement en rotation avec le carter (2); et - des organes de commande (7) par l'intermédiaire desquels l'électro- aimant (6) est susceptible d'être relié à une source de courant (8). 2. Système d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque d'appui (17) est pourvue à sa périphérie de traversées (20) parallèles à l'axe longitudinal (9), à travers lesquelles est passé respectivement un goujon de positionnement (18), et en ce que les ressorts de compression (15, 16) sont reçus dans la région entre la plaque de pression (14) et la plaque d'appui (17) sur les goujons de positionnement (18). 3. Système d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électroaimant (6) est monté par l'intermédiaire de paliers à roulements (23) sur le tronçon (22) du moyeu (3) sortant du carter (2). 4. Système d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de commande (7) comprennent un élément de commande (27) qui laisse diminuer la force d'actionnement produite par l'électroaimant (6) et opposée à la force des ressorts de compression (15, 16) lors de l'approche de l'embrayage à friction (1) depuis une valeur maximum jusqu'à une valeur réduite sur une durée prédéterminée. 5. Système d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu additionnellement en série à l'embrayage de friction (1) et au dispositif d'actionnement (5) un accouplement à crabots commutable (28). 6. Système d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des détecteurs de vitesses de rotation (25, 26) sont associés respectivement au carter (2) et au moyeu (3), et en ce que les organes de commande (7) comprennent un comparateur et un circuit de temporisation qui activent l'électroaimant (6) et déchargent au moins partiellement l'agencement à friction (4) en cas de dépassement d'une différence de vitesses de rotation prédéterminée entre le carter (2) et le moyeu (3) pendant une durée prédéterminée. 7. Système d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque d'armature (19) est reliée au moyen d'éléments de fixation (30) avec la plaque d'appui (17) de manière solidaire en rotation et avec faculté de déplacement axial dans des limites. 8. Système d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un deuxième électroaimant de forme annulaire agencé coaxialement autour du tronçon (22) du moyeu (3) sortant du carter (2), monté avec faculté de rotation par rapport à celui- ci mais sans possibilité de déplacement en direction de l'axe longitudinal (9), et susceptible d'être bloqué à l'encontre d'une rotation par des organes de blocage (24), ledit électroaimant étant susceptible d'être activé dans le sens d'une augmentation de la force de pressage sur l'agencement de friction. 9. Procédé pour la commande d'un embrayage à friction (1), lequel comprend un carter (2), un moyeu (2), et un agencement à friction (4), ledit embrayage étant attaqué par une plaque de pression (14) chargée par des ressorts de compression (15), dans lequel ladite plaque de pression (14) est déplaçable au moyen d'un dispositif d'actionnement (5) et le déplacement a lieu au moyen d'organes de commande (7) de telle sorte que la force de pressage de la plaque de pression (14), partant d'une valeur minimum, est amenée à la valeur totale de la sollicitation en pression en une durée prédéterminée. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la force de pressage est augmentée pendant une durée prédéterminée. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on mesure et l'on compare les vitesses de rotation du carter (2) et du moyeu (3), et en ce que lors d'un dépassement d'une différence de vitesses de rotation prédéterminée et pendant une durée prédéterminée, l'agencement de friction (4) est déchargé et l'on engendre un signal d'avertissement. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la valeur minimum est égale à O.