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PERFECTIONNEMENTS AUX COUPLEURS ELECTRIQUES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements aux coupleurs électriques à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits, destinés notamment à augmenter l'importance du couple d'entraînement d'un coupleur de diamètre donné avec un enroulement d'induction déterminé, à améliorer son équilibrage, à diminuer son bruit en fonctionnement, et à lui permettre des possibilités nouvelles.
Jusqu'ici, les coupleurs électriques n'ont comporté qu'un étage, c'est-à-dire deux séries de masses polaires se faisant vis-à-vis, et laissant entre elles un entrefer minimum, agencées suivant des cylindres circulaires concentriques à son axe, ou perpendiculairement audit axe, et une seule couronne ou disque, solidaire de l'arbre mené engagé dans ledit entrefer.
Le couple d'entraînement pour des dimensions données et un nombre d'ampères-tours donné est limité à une certaine valeur.
Sans varier sensiblement le nombre d'ampères-tours et les dim ensions du coupleur, il est possible de doubler, tripler, etc..., le couple transmis en prévoyant, suivant une première caractéristique de l'invention, plusieurs groupes de deux séries de masses polaires disposées suivant plusieurs cylindres concentriques parallèles à l'axe du volant ou suivant plusieurs plans perpendiculaires audit axe, en combinaison avec un nombre égal de couronnes ou de plateaux, disposés également suivant plusieurs cylindres concentriques, ou plusieurs disques parallèles engagés chacun dans un entrefer de l'un des groupes de deux masses polaires et tous solidaires en rotation du même arbre mené.
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Ce type de coupleur peut être appelé à étages multiples.
En choisissant convenablement les induits de chacun des coupleurs élémentaires, on peut conformer à sa guise la courbe caractéristique du coupleur à étages multiples groupant les coupleurs élémentaires.
Pour éviter le sifflement des coupleurs électriques et rendre impossible l'accrochage magnétique entre la partie menante de la partie menée, on a déjà proposé de choisir le nombre des conducteurs polaires des masses polaires et celui des volets de la couronne menée de façon que ces nombres soient premiers entre eux.
Or, on a trouvé, suivant une deuxième caractéristique de l'invention que ces nombres peuvent avoir des diviseurs communs, si les vo- lets sont répartis irrégulièrement à la périphérie de la couronne, les angles séparant deux volets consécutifs étant différents. Cette irrégularité étant réalisée par variation régulière (arithmétique ou géométrique) ou de façon quelconque.
Pour que les actions entre masses et couronne puissent se rédui- re à un couple, sans effort radial, on peut disposer les volets de façon identique dans dès secteurs découpant la couronne à volets en 2, 3, 4... parties égales. Il est souhaitable, mais sans obligation que le nombre de secteurs soit premier avec celui des conducteurs.
Cette disposition est applicable aux couronnes à volets cylin- driques ou planes.
Dans les coupleurs du type précité - où un glissement relatif entre l'organe menant et l'organe mené crée un couple d'entraînement -, ce couple est le même que ce soit l'organe normalement menant ou l'organe normalement mené qui tourne le plus vite.
Une telle disposition peut présenter divers inconvénients notam- ment lorsque le groupe moteur-transmission comportant un tel embrayage électrique est entraîné par des déclivités, vu le risque d'imposer au moteur une vitesse de rotation trop élevée.
Une troisième caractéristique de l'invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un embrayage électrique à roue libre.
Suivant un mode de réalisation particulièrement simple, un anneau glissant est entraîné par friction par l'un ou l'autre des organes menant ou mené, et ferme le circuit d'alimentation de l'enroulement inducteur lorsque l'organe menant tourne plus vite que l'organe mené et ouvre ce circuit dès que l'arbre menant tourne moins vite que l'arbre mené.
La caractéristique du dispositif décrit est de provoquer l'embrayage au moment précis où les arbres mené et menant tournant à la même vitesse (à très peu de chose près) évitant ainsi tout glissement.
L'ouverture du circuit d'excitation engendre, en raison de sa self induction élevée, un extra-courant de rupture important, qui provoque une érosion rapide des contacts. Cette érosion est évitée en faisant commander par le glissement un contacteur,et même, en court-circuitant dès avant l'ouverture du circuit l'enroulement du coupleur sur une résistance appropriée.
Une quatrième caractéristique de l'invention a pour objet de de- mander=au glissement de couper le circuit d'excitation de la génératrice alimentant l'enroulement inducteur. Le résultat obtenu est double : on coupe un circuit parcouru par un très faible courant, et présentant une self très faible en comparaison de celle de la bobine d'excitation du coupleur, et l'enroulement du coupleur est mis en court-circuit à travers l'induit de la génératrice et la masse. L'induit de la génératrice n'étant plus excité, sa résistance - réduite à sa résistance ohmique - est très
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faible et l'extra courant de rupture est rapidement dissipé.
La présente invention a également pour objet des applications nouvelles de coupleurs à induction fonctionnant par génération de courants de Foucault ou suivant le principe des moteurs asynchrones ou combinant ces deux dispositifs, en assurant un couplage sans accrochage magnétique, utilisés de façon courante comme embrayages à glissement, notamment pour 1-'$entraînement d'un véhicule par un moteur. On sait que leur couple d'en- traînement est une fonction bien déterminée du glissement.
Tant que le couple résistant ne dépasse pas une valeur déterminée, pour une tension d'a- limentation déterminée, l'entraînement a lieu avec un glissement plus ou moins important, fonction dudit couple d'entraînement; le couple, nul pour un glissement nul, croît d'abord très vite avec le glissement, jusqu'à un maximum correspondant à un glissement relativement peu important, et décroit ensuite avec ce glissement, d'abord très rapidement puis de plus en plus doucement. Cette partie descendante de la courbe correspond à un équilibre instable : en effet toute augmentation du couple résistant engendre une augmentation du glissement et une diminution du couple transmis.
La présente invention a pour objet des applications nouvelles d'un tel coupleur que permet sa courbe caractéristique et que ne permettraient pas, ou dans des conditions nettement moins avantageuses, d'autres coupleurs, mécaniques ou hydrauliques; c'est ainsi que l'invention vise notamment l'application d'un tel coupleur comme limiteur de couple, comme filtre des vibrations de torsion, comme frein, comme moyen d'entraîner avec un moteur une boite de vitesse à trains épicycloïdaux et notamment une boîte automatique, ou comme dynamomètre de transmission mesurant les couples.
Enfin, on a trouvé, suivant la présente invention, qu'on pouvait réaliser une couronne à secteurs de perméabilités magnétiques différente; évitant tous les inconvénients des réalisations antérieures et présentant en outre d'autres avantages en construisant cette couronne en métal à bonne perméabilité magnétique, tel que certains aciers par exemple, et en réservant ou découpant dans cette couronne des fenêtres radiales, dont la longueur correspond sensiblement à la largeur de l'entrefer, et qui constituent les parties à faible perméabilité magnétique de la couronne.
On aurait pu craindre que les parties marginales d'une telle couronne constituant un circuit continu en métal à bonne perméabilité magnétique se trouvant au voisinage immédiat des masses polaires se faisant vis-à-vis provoquent des fuites magnétiques telles que le rendement s'en trouve profondément affecté; or, on a fait cette découverte surprenante que ces fuites étaient insignifiantes.
Les couronnes encochées peuvent être réalisées soit par découpage des encoches dans la tôle à plat, avant formation de la couronne, ou alors qu'elle est déjà emboutie sous forme de couronne, soit par coulage en faisant venir de fonderie les encoches.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, différents modes de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation.
La figure 2 montre une variante.
Les figures 3 et 4 montrent deux autres modes de réalisation.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un embrayage.
La figure 6 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne VI-VI de la figure 5.
La figure 7 est une vue schématique montrant le circuit électrique.
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Les figures 8 et 9 montrent la courbe caractéristique d'un coupleur électrique sans accrochage magnétique, en indiquant le couple d'entraînement en fonction du glissement.
Les figures 10 à 14 montrent schématiquement différentes dispositions du coupleur électrique pour son utilisation comme frein.
La figure 15 est une vue en coupe longitudinale du coupleur électrique constitué avec une boîte de vitesse à trains épicycloidaux.
La figure 16 montre schématiquement comment un tel coupleur peut être modifié pour être utilisé comme appareil de mesure d'un couple.
La figure 17 est un schéma du montage'électrique correspondant.
La figure 18 montre une autre réalisation du coupleur.
Les figures 19 et 20 sont des vues de sa couronne, respectivement partie en élévation et partie en coupe longitudinale d'un part, et en coupe transversale suivant la ligne XX-XX de la fig. 19 d'autre part.
Les mêmes chiffres de références sont utilisés dans les différentes figures pour désigner les mêmes éléments.
L'appareil représenté comporte un arbre menant 1, solidaire en rotation d'un volant 2, comportant un enroulement 3 alimenté par un courant électrique qui crée un champ magnétique.
Les masses polaires 5-6-7-8 comportent des parties pleines et des parties creuses, à travers l'une desquelles est faite la coupe de la figure 1, et constituent des volets ; laissent entre elles des entre- fers dans lesquels sont engagées les couronnes 9-10-11 portant les induits 12-12a 13-13a et 14-14a.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les induits 15-16-17- 18-19-20 sont solidaires de masses polaires et ce sont les couronnes 9-10-11 qui portent les volets.
On conçoit qu'avec une excitation suffisante de l'enroulement 3 ce coupleur peut transmettre un couple sensiblement triple de celui que transmettrait un coupleur de même diamètre n'ayant que deux séries de masses polaires et une seule couronne 10.
Le mode de réalisation représenté aux figures 3 et 4 ne diffère de ceux représentés aux figures 1 et 2 que par la présentation dans des plans perpendiculaires à l'axe des masses polaires et des disques.
L'arbre menant'31 (figure 5) entraîne en rotation le volant 32 comportant un enroulement inducteur 33 alimenté par le frotteur 34 et la couronne 35.
Entre les masses polaires 36 et 37 tourne avec un faible jeu, la couronne 38-solidaire en rotation du plateau 39 et de l'arbre mené 40.
Un anneau 41 est très légèrement pressé élastiquement par des ressorts 42 entre deux flasques 43 et 44 qui sont solidaires en rotation de l'arbre mené 40.
Cet anneau porte un épaulement 45 avec un contact 46 qui peut coopérer avec le contact 47 solidaire d'une couronne 48 solidaire en ro- tation du volant 32. Suivant que le volant 32 qui tourne dans le sens de la flèche F,montrée à la figure 6, tourne plus ou moins vite que la couronne 39, le contact 47 vient buter contre le contact 46, ou l'épaulement 45 vient buter contre l'épaulement 49 ; dans le premier cas le circuit est fermé, dans le deuxième cas le circuit est ouvert.
Dans le mode de réalisation représenté schématiquement à la figure 7, ce circuit est le circuit d'excitation de la génératrice 50, qui alimente en courant électrique l'enroulement inducteur 33 par l'intermédiai-
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re du frotteur 34 et la couronne 35 ; circuit comporte en série le régu- lateur de tension 51, l'enroulement 52 d'excitation de la génératrice 50, le frotteur 53, la couronne 54 et les contacts 47 et 46.
On congoit qu'avec ce dispositif dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené, le courant d'excitation de la génératrice 50 est coupé, l'enroulement inducteur 33 du coupleur n'est plus ali- menté, l'embrayage électrique cesse son rôle de coupleur et l'arbre mené est libre de tourner plus rapidement que l'arbre menant.
Par contre, dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené, le contact 47 vient buter contre le contact 46; le circuit du courant d'excitation de la génératrice est à nouveau fermé, la génératrice 50 est excitée, l'enroulement inducteur 33 est alimenté et l'embrayage électrique fonctionne à nouveau.
D'autres disppsitifs équivalents pourraient être utilisés pour interrompre le circuit d'alimentation des enroulements inducteurs, dès que l'arbre menant tourne plus vite que l'arbre mené.
Les figures 8 et 9 montrent les variations du couple transmis en fonction du glissement, pour une excitation donnée de l'enroulement d'in- duction. Cette courbe peut être établie facilement en faisant entraîner par l'appareil un frein dynamométrique permettant de mesurer avec précision les couples transmis en fonction des glisssements; on peut également immobiliser la partie réceptrice, et mesurer le couple transmis, le glissement est alors égal à la vitesse de la partie tournante.
Les courbes des figures 8 et 9 montrent, sans que d'autres explications soient nécessaires, les avantages que peut permettre l'utilisation d'un tel coupleur comme limiteur de couple, comme filtre des vibrations de torsion et comme frein.
Dans cette dernière application on conçoit que le frein réalisé peut être très progressif, augmentant constamment de puissance jusqu'à un maximum qui correspond dans le cas de la figure 8, à un glissement de 100 tours, pour diminuer ensuite; sa construction est aisée puisque l'inducteur est fixe que les connexions de son enroulement sont également fixes, et qu'il peut facilement évacuer les calories engendrées par le freinage.
Dans le montage représenté à la figure 10, l'arbre à freiner 140 est solidaire enrotation du plateau 141 qui porte les induits 142 tournant dans l'entrefer entre les dents 143 de l'inducteur 144 dans lequel est noyé l'enroulement inducteur 145 relié par les entrées de courant 146 à 147 à une source appropriée; le mode de réalisation représenté à la figure 11 dif- fère du précédent seulement en ce que les induits 148 sont solidaires dé l'inducteur 144 et les volets sont prévus dans la partie 149 du plateau 141 qui tourne dans l'entrefer.
On peut également prévoir deux enroulements inducteurs 150 et
151, comme montrés à la figure 12 - où les induits 152 sont solidaires du plateau 141 comme dans la figure 10 -, et à la figure 13 où les induits
153 sont solidaires de l'inducteur 144 comme dans la figure 11.
Une variante du mode de réalisation de la figure 12 est montrée à la figure 14, les dents 154 et 155 de l'inducteur étant agencées pour donner des flux inversés.
On a déjà proposé d'intercaler un coupleur hydraulique et un train épicycloidal entre un moteur et les organes menés, la partie menante du coupleur étant solidaire du pignon planétaire, la partie menée du coupleur étant solidaire de la couronne et les organes menés étant solidaires.du plateau porte-satellites; des résultats notamment meilleurs ont pu être obtenus en remplaçant le coupleur hydraulique par un coupleur électrique du type préci- té.
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Dans le mode de réalisation montré à la figure 15 l'arbre moteur 160 entraîne enrotation l'inducteur 161 dont l'enroulement inducteur 162 est alimenté par le balai 163; dans l'entrefer entre les induits 164 tourne la couronne à secteurs de perméabilité variables 165, solidaire du plateau 166 centré sur l'arbre mené 167; sur ledit arbre est calé le plateau 168 porte-satellites 169, lesdits satellites étant en prise avec le pignon planétaire 170, solidaire du plateau 166, et la couronne dentée 171, solidaire de l'inducteur 161. Un système d'encliquetage 172 s'oppose à la ' rotation inverse du plateau 166 quand l'embrayage n'est pas excité, et ne gêne pas la rotation quand il l'est, c'est-à-dire quand l'embrayage réalise ainsi une prise directe.
La disposition représentée figure un train fonctionnant en démultiplicateur. Il est évidemment possible de varier la disposit ion des organes; un embrayage électrique reliant alors le porte-satellites avec la couronne intérieure ou extérieure, permet d'autres applications-
L'invention peut être utilisée comme mesureur de couple : si l'on se réfère plus spécialement à la figure 9, on voit, par exemple, qu'un glissement de cinq tours correspond à un couple de 30 kg/m, un glissement de dix tours à un couple de 52 kg/m, un glissement de quinze tours à un couple de 67 kg/m, etc...
On conçoit donc qu'en mesurant le glissement, on peut en déduire immédiatement le couple correspondant.
A cet effet, dans un coupleur (fig. 16) comportant un arbre menant 101, un volant 102, un enroulement d'induction 103, des masses polaires 104 et 105, une couronne à volets 106, un plateau 107 et un arbre mené 108, on peut disposer un contact 109, solidaire de l'arbre menant 101, coopérant avec un bossage 110 solidaire de l'arbre mené 108, de telle façon qu'un cir- cuit soit fermé chaque fois que le contact 109 rencontre le bossage 110, c'est-à-dire autant de fois dans une minute qu'il y aura de tours de glisse- ment par minute de l'arbre mené par rapport à l'arbre menant. On peut, pour augmenter la précision de la mesure disposer de plusieurs bossages 110 équidistants.
Les impulsions sont collectées par une bague et un balai frotteur et utilisées comme il est dit plus loin, à la mesure du glissement.
On peut aussi se dispenser de la bague supplémentaire en utilisant la bague d'amenée de courant à la bobine d'excitation, en procédant de la façon suivante :
Le circuit électrique comporte une génératrice 111, (ou un accumulateur ou toute autre source de courant continu) alimentant au moyen d'un frotteur 112 et d'une couronne 113 mobile avec lui la bobine d'excitation 114 montée dans la masse magnétique du volant 102.
Une dérivation 115 aboutit aux contacts 109 et 110 précités et au primaire d'un transformateur 116, relié à la masse.
Le secondaire 117 de ce transformateur est relié, par le condensateur 118, la dérivation 115, la couronne 113, le frotteur 112, et le condensateur 119, à un relais sensible 120 qui, pour chaque impulsion transmise au transformateur 116-117 par les contacts 109 et 110, ferme un circuit 121 branché sur le générateur 111 et dans lequel est monté en série un compteur 122.
On conçoit que ce compteur peut être gradué de façon telle que son aiguille 123, se déplaçant devant un cadran approprié, indique le nombre d'impulsions qu'il reçoit par minute, c'est-à-dire le nombre de tours de glissement par minute du coupleur, ou qu'il soit gradué en kg/m et indique le couple correspondant.
L'arbre moteur 160 entraîne en rotation l'inducteur 161 dont
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l'enroulement inducteur 162 ess alimenté par le balai 163; dans l'entrefer entre les induits 164 tourne la couronne 165 à secteurs de perméabilités différentes, solidaire en r otation du plateau 166 calé sur l'arbre mené 167.
Cette couronne en acier à bonne perméabilité magnétique comporte des encoches 173 régulièrement ou irrégulièrement réparties ; sarigidité est assurée par les deux bagues marginales 174 et 175 qui la limitent de chaque côté et qui relient entre elles toutes les barrettes 176 ; elleest fixée au plateau 166 par des vis 177 engagées dans des taraudages de la bague marginale 175, dont les extrémités peuvent déborder dans les encoches 173 ; la 'bague marginale 174 est biseautée pour faciliter son engagement dans l'entrefer.
Le circuit électrique comporte un générateur 178 qui alimente en courant électrique l'enroulement inducteur 162 par l'intermédiaire du frotteur 163; l'enroulement 179 d'excitation de la génératrice 178 est monté en dérivation et une lamelle formant inverseur 180 permet de diriger ce courant dérivé soit vers l'enroulement d'excitation 179, soit vers la terre ; on est ainsi assuré, dès qu'on veut débrayer le coupleur en coupant l'excitation de la génératrice, de court-circuiter le très léger courant qui peut être produit par le rémanent de la machine, ce courant étant susceptible de provoquer dans le coupleur un très faible couple de traînée qui peut cependant être gênant.
Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'invention qui ont été décrits ci-dessus en référence au dessin annexé ont été donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. - Un coupleur électrique à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits créés par le glissement entre les organes à accoupler, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs coupleurs de ce type utilisant en série le même champ magnétique.
2. - Ce c oupleur électrique à entraînement par réaction entre un champ magnétique et des courants induits est caractérisé en ce que le volant, au lieu de ne comporter que deux séries de masses polaires suivant des cylindres circulaires concentriques à l'axe ou perpendiculaires audit axe et une seule couronne ou disque solidaire de l'arbre mené engagé entre les masses polaires en ne laissant que des entrefers minimum,
comporte plusieurs groupes de deux séries de deux masses polaires disposées suivant plusieurs cylindres concentriques à l'axe du volant ou suivant plusieurs plans perpendiculaires à cet axe en combinaison avec un nombre égal de couronnes ou disques disposés également suivant plusieurs cylindres concentriques ou plusieurs disques parallèles engagés chacun dans un entrefer de l'un des groupes de deux séries de masses polaires et tous solidaires en rotation du même arbre mené.
3. - Le coupleur à étages multiples est caractérisé en ce que les induits des coupleurs élémentaires qui le composent ont des caractéristiques différentes permettant d'obtenir pour le coupleur à étages multiples la courbe caractéristique désirée.
4. - Ce coupleur électrique est caractérisé en ce que les volets sont répartis irrégulièrement à la surface de la couronne.
5. - Les volets sont disposés de façon identique dans des secteurs découpant en 2, 3, 4 ... parties égales la couronne à volets.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS IN ELECTRICAL COUPLERS.
The present invention relates to improvements to electrical couplers with feedback drive between a magnetic field and induced currents, intended in particular to increase the magnitude of the drive torque of a coupler of given diameter with a determined induction winding. , to improve its balancing, to reduce its noise in operation, and to allow it new possibilities.
Until now, electrical couplers have only had one stage, that is to say two series of pole masses facing each other, and leaving between them a minimum air gap, arranged in concentric circular cylinders. at its axis, or perpendicular to said axis, and a single ring or disc, integral with the driven shaft engaged in said air gap.
The driving torque for given dimensions and a given number of ampere-turns is limited to a certain value.
Without substantially varying the number of ampere-turns and the dimensions of the coupler, it is possible to double, triple, etc., the torque transmitted by providing, according to a first characteristic of the invention, several groups of two series pole masses arranged along several concentric cylinders parallel to the axis of the flywheel or along several planes perpendicular to said axis, in combination with an equal number of rings or plates, also arranged along several concentric cylinders, or several parallel disks each engaged in a air gap of one of the groups of two pole masses and all integral in rotation with the same driven shaft.
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This type of coupler can be called multistage.
By suitably choosing the armatures of each of the elementary couplers, the characteristic curve of the multistage coupler grouping the elementary couplers can be shaped as desired.
To avoid the whistling of the electrical couplers and make it impossible to engage the magnetic coupling between the driving part of the driven part, it has already been proposed to choose the number of pole conductors of the pole masses and that of the flaps of the driven ring so that these numbers are first among them.
Now, it has been found, according to a second characteristic of the invention, that these numbers can have common dividers, if the flaps are distributed irregularly at the periphery of the crown, the angles separating two consecutive flaps being different. This irregularity being produced by regular variation (arithmetic or geometric) or in any way.
So that the actions between masses and ring gear can be reduced to a torque, without radial force, the flaps can be arranged in an identical manner in sectors cutting the flap ring into 2, 3, 4 ... equal parts. It is desirable, but without obligation, that the number of sectors is first with that of the conductors.
This arrangement is applicable to crowns with cylindrical or flat shutters.
In couplers of the aforementioned type - where a relative sliding between the driving member and the driven member creates a driving torque - this torque is the same whether it is the normally driving member or the normally driven member which rotates. the fastest.
Such an arrangement may have various drawbacks, in particular when the engine-transmission unit comprising such an electric clutch is driven by gradients, given the risk of imposing on the engine a speed of rotation that is too high.
A third characteristic of the invention relates to, as a new industrial product, an electric freewheel clutch.
According to a particularly simple embodiment, a sliding ring is driven by friction by one or the other of the driving or driven members, and closes the supply circuit of the inductor winding when the driving member turns faster than the driven member and opens this circuit as soon as the driving shaft turns less quickly than the driven shaft.
The characteristic of the device described is to cause the clutch at the precise moment when the driven and driving shafts turning at the same speed (almost) thus avoiding any slippage.
The opening of the excitation circuit generates, because of its high self-induction, a significant extra breaking current, which causes rapid erosion of the contacts. This erosion is avoided by controlling a contactor by sliding, and even by short-circuiting the winding of the coupler to an appropriate resistance before opening the circuit.
A fourth characteristic of the invention has for its object to ask = the slip to cut the excitation circuit of the generator supplying the inductor winding. The result obtained is twofold: we cut a circuit with a very low current, and having a very low self compared to that of the excitation coil of the coupler, and the winding of the coupler is short-circuited through the armature of the generator and the mass. The generator armature no longer being excited, its resistance - reduced to its ohmic resistance - is very
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low and the extra breaking current is quickly dissipated.
A subject of the present invention is also new applications of induction couplers operating by generation of eddy currents or according to the principle of asynchronous motors or combining these two devices, ensuring coupling without magnetic latching, commonly used as slip clutches. , in particular for 1 - $ drive of a vehicle by a motor. We know that their driving torque is a well-determined function of the slip.
As long as the resistive torque does not exceed a determined value, for a determined supply voltage, the drive takes place with a more or less significant slip, depending on said drive torque; the torque, zero for zero slip, first increases very quickly with the slip, up to a maximum corresponding to a relatively small slip, and then decreases with this slip, first very quickly then more and more gently . This descending part of the curve corresponds to an unstable equilibrium: in fact any increase in the resistive torque generates an increase in slip and a decrease in the transmitted torque.
The present invention relates to new applications of such a coupler that its characteristic curve allows and that would not allow, or under clearly less advantageous conditions, other couplers, mechanical or hydraulic; it is thus that the invention relates in particular to the application of such a coupler as a torque limiter, as a filter of torsional vibrations, as a brake, as a means of driving with a motor a gearbox with epicyclic gears and in particular an automatic gearbox, or as a transmission dynamometer measuring torques.
Finally, it has been found, according to the present invention, that it is possible to produce a ring with sectors of different magnetic permeabilities; avoiding all the drawbacks of previous embodiments and also having other advantages by constructing this ring of metal with good magnetic permeability, such as certain steels for example, and by reserving or cutting radial windows in this ring, the length of which corresponds substantially to the width of the air gap, and which constitute the low magnetic permeability parts of the crown.
One could have feared that the marginal parts of such a ring constituting a continuous circuit made of metal with good magnetic permeability, located in the immediate vicinity of the pole masses facing each other, would cause magnetic leaks such that the efficiency is found. deeply affected; however, we made the surprising discovery that these leaks were insignificant.
The notched crowns can be produced either by cutting the notches in the flat sheet, before forming the crown, or when it is already stamped in the form of a crown, or by casting by bringing the notches from the foundry.
The accompanying drawing shows, by way of example, different embodiments of the present invention.
Figure 1 is a sectional view of a first embodiment.
Figure 2 shows a variant.
Figures 3 and 4 show two other embodiments.
Figure 5 is a partial longitudinal sectional view of a clutch.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of Figure 5.
FIG. 7 is a schematic view showing the electrical circuit.
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Figures 8 and 9 show the characteristic curve of an electrical coupler without magnetic latching, indicating the drive torque as a function of the slip.
Figures 10 to 14 schematically show different arrangements of the electric coupler for its use as a brake.
FIG. 15 is a view in longitudinal section of the electric coupler constituted with a gearbox with epicyclic gears.
Figure 16 shows schematically how such a coupler can be modified for use as a torque meter.
FIG. 17 is a diagram of the corresponding electrical circuit.
Figure 18 shows another embodiment of the coupler.
Figures 19 and 20 are views of its crown, respectively part in elevation and part in longitudinal section on the one hand, and in cross section along line XX-XX of FIG. 19 on the other hand.
The same reference numerals are used in the different figures to designate the same elements.
The apparatus shown comprises a driving shaft 1, integral in rotation with a flywheel 2, comprising a winding 3 supplied with an electric current which creates a magnetic field.
The pole masses 5-6-7-8 comprise solid parts and hollow parts, through one of which is made the section of FIG. 1, and constitute flaps; leave between them gaps in which are engaged the rings 9-10-11 carrying the armatures 12-12a 13-13a and 14-14a.
In the embodiment shown in FIG. 2, the armatures 15-16-17- 18-19-20 are integral with pole masses and it is the rings 9-10-11 which carry the flaps.
It will be understood that with sufficient excitation of the winding 3, this coupler can transmit a torque substantially three times that which would be transmitted by a coupler of the same diameter having only two series of pole masses and a single ring 10.
The embodiment shown in Figures 3 and 4 differs from those shown in Figures 1 and 2 only by the presentation in planes perpendicular to the axis of the pole masses and the discs.
The driving shaft '31 (FIG. 5) drives the flywheel 32 in rotation, comprising an inductor winding 33 supplied by the wiper 34 and the ring 35.
Between the pole masses 36 and 37 rotates with little play, the ring 38-rotatably integral with the plate 39 and the driven shaft 40.
A ring 41 is very slightly elastically pressed by springs 42 between two flanges 43 and 44 which are integral in rotation with the driven shaft 40.
This ring carries a shoulder 45 with a contact 46 which can cooperate with the contact 47 integral with a ring 48 integral in rotation with the flywheel 32. Depending on whether the flywheel 32 which rotates in the direction of arrow F, shown in FIG. 6 rotates more or less quickly than the crown 39, the contact 47 abuts against the contact 46, or the shoulder 45 abuts against the shoulder 49; in the first case the circuit is closed, in the second case the circuit is open.
In the embodiment shown schematically in FIG. 7, this circuit is the excitation circuit of the generator 50, which supplies electric current to the inductor winding 33 through the intermediary.
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re of the wiper 34 and the crown 35; The circuit comprises in series the voltage regulator 51, the winding 52 for excitation of the generator 50, the wiper 53, the ring gear 54 and the contacts 47 and 46.
It can be seen that with this device as soon as the driving shaft turns faster than the driven shaft, the excitation current of the generator 50 is cut off, the inductor winding 33 of the coupler is no longer supplied. The electric clutch ceases its role of coupler and the driven shaft is free to turn faster than the driving shaft.
On the other hand, as soon as the driving shaft turns faster than the driven shaft, the contact 47 abuts against the contact 46; the generator excitation current circuit is closed again, generator 50 is energized, field winding 33 is energized and the electric clutch operates again.
Other equivalent devices could be used to interrupt the supply circuit of the field windings, as soon as the driving shaft turns faster than the driven shaft.
Figures 8 and 9 show the variations of the torque transmitted as a function of the slip, for a given excitation of the induction winding. This curve can be established easily by causing the device to drive a dynamometric brake making it possible to accurately measure the torques transmitted as a function of the slips; one can also immobilize the receiving part, and measure the transmitted torque, the slip is then equal to the speed of the rotating part.
The curves of FIGS. 8 and 9 show, without further explanation being necessary, the advantages which can be afforded by the use of such a coupler as a torque limiter, as a filter for torsional vibrations and as a brake.
In this latter application, it can be seen that the brake produced can be very progressive, constantly increasing in power up to a maximum which corresponds in the case of FIG. 8, to a slip of 100 revolutions, to then decrease; its construction is easy since the inductor is fixed, the connections of its winding are also fixed, and it can easily remove the heat generated by braking.
In the assembly shown in FIG. 10, the shaft to be braked 140 is integral with the rotation of the plate 141 which carries the armatures 142 rotating in the air gap between the teeth 143 of the inductor 144 in which the inductor winding 145 connected is embedded. by current inputs 146 to 147 to an appropriate source; the embodiment shown in FIG. 11 differs from the previous one only in that the armatures 148 are integral with the inductor 144 and the flaps are provided in the part 149 of the plate 141 which rotates in the air gap.
It is also possible to provide two inductor windings 150 and
151, as shown in figure 12 - where the armatures 152 are integral with the plate 141 as in figure 10 -, and in figure 13 where the armatures
153 are integral with the inductor 144 as in figure 11.
A variant of the embodiment of Figure 12 is shown in Figure 14, the teeth 154 and 155 of the inductor being arranged to give reverse flows.
It has already been proposed to insert a hydraulic coupler and an epicyclic gear between an engine and the driven members, the driving part of the coupler being integral with the planetary pinion, the driven part of the coupler being integral with the crown and the driven members being integral. the planet carrier plate; notably better results have been obtained by replacing the hydraulic coupler by an electric coupler of the aforementioned type.
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In the embodiment shown in FIG. 15, the motor shaft 160 drives the inductor 161 in rotation, the inductor winding 162 of which is supplied by the brush 163; in the air gap between the armatures 164 rotates the ring with variable permeability sectors 165, integral with the plate 166 centered on the driven shaft 167; on said shaft is wedged the planet carrier plate 168 169, said planet gear being engaged with the planetary pinion 170, integral with the plate 166, and the toothed ring 171, integral with the inductor 161. A latching system 172 s' opposes the reverse rotation of the plate 166 when the clutch is not energized, and does not interfere with the rotation when it is, i.e. when the clutch thus achieves direct engagement.
The arrangement shown shows a train operating as a reduction gear. It is obviously possible to vary the arrangement of the organs; an electric clutch then connecting the planet carrier with the inner or outer ring gear, allows other applications -
The invention can be used as a torque meter: if we refer more specifically to FIG. 9, we see, for example, that a slip of five turns corresponds to a torque of 30 kg / m, a slip of ten turns at a torque of 52 kg / m, a slip of fifteen turns at a torque of 67 kg / m, etc ...
It is therefore understood that by measuring the slip, the corresponding torque can be immediately deduced.
For this purpose, in a coupler (fig. 16) comprising a driving shaft 101, a flywheel 102, an induction winding 103, pole masses 104 and 105, a flap ring 106, a plate 107 and a driven shaft 108 , it is possible to place a contact 109, integral with the driving shaft 101, cooperating with a boss 110 integral with the driven shaft 108, such that a circuit is closed each time the contact 109 meets the boss 110. , that is to say as many times in a minute as there will be sliding revolutions per minute of the driven shaft relative to the driving shaft. To increase the accuracy of the measurement, it is possible to have several bosses 110 equidistant.
The pulses are collected by a ring and a friction brush and used, as described below, to measure the slip.
The additional ring can also be dispensed with by using the ring for supplying the current to the excitation coil, by proceeding as follows:
The electrical circuit comprises a generator 111, (or an accumulator or any other direct current source) supplying by means of a wiper 112 and a ring 113 movable with it the excitation coil 114 mounted in the magnetic mass of the flywheel 102.
A branch 115 leads to the aforementioned contacts 109 and 110 and to the primary of a transformer 116, connected to ground.
The secondary 117 of this transformer is connected, by the capacitor 118, the bypass 115, the ring 113, the wiper 112, and the capacitor 119, to a sensitive relay 120 which, for each pulse transmitted to the transformer 116-117 by the contacts 109 and 110, closes a circuit 121 connected to the generator 111 and in which a counter 122 is mounted in series.
It will be understood that this counter can be graduated in such a way that its hand 123, moving in front of an appropriate dial, indicates the number of pulses that it receives per minute, that is to say the number of sliding revolutions per minute. minute of the coupler, or it is graduated in kg / m and indicates the corresponding torque.
The motor shaft 160 rotates the inductor 161 of which
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the inductor winding 162 ess supplied by the brush 163; in the air gap between the armatures 164 turns the ring 165 with sectors of different permeability, integral in rotation with the plate 166 wedged on the driven shaft 167.
This steel ring with good magnetic permeability has notches 173 regularly or irregularly distributed; its stiffness is ensured by the two marginal rings 174 and 175 which limit it on each side and which connect all the bars 176 to each other; it is fixed to the plate 166 by screws 177 engaged in internal threads of the marginal ring 175, the ends of which can protrude into the notches 173; the 'marginal ring 174 is bevelled to facilitate its engagement in the air gap.
The electric circuit comprises a generator 178 which supplies the field winding 162 with electric current through the wiper 163; the excitation winding 179 of the generator 178 is mounted as a shunt and a lamella forming an inverter 180 makes it possible to direct this shunt current either towards the excitation winding 179 or towards the earth; this ensures, as soon as you want to disengage the coupler by cutting off the excitation of the generator, of short-circuiting the very slight current which can be produced by the remanence of the machine, this current being liable to cause in the coupler a very low drag torque which can however be annoying.
It is moreover of course understood that the embodiments of the invention which have been described above with reference to the appended drawing have been given purely as an indication and in no way limiting and that numerous modifications can be made without being s 'For this, falls outside the scope of the present invention.
CLAIMS.
1. - An electrical coupler with reaction drive between a magnetic field and induced currents created by the sliding between the components to be coupled, characterized in that it consists of several couplers of this type using the same magnetic field in series.
2. - This electric coupler with reaction drive between a magnetic field and induced currents is characterized in that the flywheel, instead of comprising only two series of pole masses following circular cylinders concentric with the axis or perpendicular to said axis and a single ring or disk integral with the driven shaft engaged between the pole masses, leaving only minimum air gaps,
comprises several groups of two series of two pole masses arranged along several cylinders concentric with the axis of the flywheel or along several planes perpendicular to this axis in combination with an equal number of rings or discs also arranged along several concentric cylinders or several parallel discs engaged each in an air gap of one of the groups of two series of pole masses and all integral in rotation with the same driven shaft.
3. - The multistage coupler is characterized in that the armatures of the elementary couplers which compose it have different characteristics making it possible to obtain for the multistage coupler the desired characteristic curve.
4. - This electrical coupler is characterized in that the flaps are distributed irregularly on the surface of the crown.
5. - The shutters are arranged identically in sectors cutting into 2, 3, 4 ... equal parts the shutter crown.
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