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BREVET D'INVENTION' "Perfectionnements apportés aux appareils magnétiques à friction, notamment aux freins et embrayages électro- magnétiques et à leurs procédés de fabrication".
CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
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L'invention est relative aux appareils à friction dont les surfaces de,friction sont appliquées l'une contre l'autre par un effet magnétique, notamment aux freins et embrayages électromagnétiques à friction.
Dans les appareils connus de cegenre, sion voulait conférer à la matière de friction de bonnes'qualités au point de'vue progressivité et régula- rite, on ne pouvait réussir à la faire participer, d'une façon satis- faisante, à la fermeture du circuit magnétique qui doit appliquer les surfaces de friction l'une contre l'autre.
De toute façon, ces matières, en général organométalliques, satis- faisantes du point de vue progressivité et régularité de la friction, étaient très sensibles à la chaleur du fait de la présence du composé or- ganique, ce qui présentait un inconvénient considérable, notamment dans leur application aux freins et embrayages.
Dans certains cas, on a utilisé comme matière de friction, dans les appareils du genre en question, une matière ferromagnétique. On obtenait alors, bien entendu, la fermeture du.circuit magnétique qui appliquait les surfaces de friction l'une contre l'autre mais le frottement fer doux contre fer doux aboutissait à un grippage tout-à-fait néfaste quant à la progressivité et à la régularité de l'effet de friction.
On a aussi essayé de juxtaposer les deux matières, l'une organomé- tallique et l'autre ferromagnétique, ce qui n'a pas davantage permis d'obtenir un effet de friction progressif et régulier car les deux matières ne s'usaient pas de la même manière de sorte qu'on arrivait tôt ou tard, à un grippage et/ou à un glissement exagéré par fusion du com- posé organique. De plus, dans les appareils de ce type l'élévation de température de ces deux constituants juxtaposés (l'un organométallique et l'autre ferromagnétique), ayant des coefficients de dilatation diffé- rents et par conséquent des allongements différents, la planéité des sur- faces de frottement n'était pas constante et entraînait des irrégulari- tés'dans le fonctionnement.
L'invention a surtout pour butde.remédier aux inconvénients sus- indiqués et de faire en sorte que la matière de friction non seulement ait des qualités stables de frottement mais aussi contribue à la ferme- ture du circuit magnétique qui tend à serrer l'une des surfaces de fric- tion contre l'autre, ce qui permet de'réaliser l'identité entre le maté- riau de friction et le circuit magnétique.
Elle consiste principalement à constituer la matière de friction par des particules anorganiques, notamment des poudres, dont au moins certaines, sont magnétiques et qui sont soudées sur une partie de leur superficie les unes aux autres en constituant une structure poreuse, no-
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tamment micro-poreuse.
Une telle matière, du fait de cette structure poreuse, est incapa- ble de gripper, même si elle frotte directement contre une autre surface homogène, par exemple en fer doux, notamment oele constituée par les pôles d'un électro-aimant.
Du fait de la présence de particules magnétiques dans la matière de friction, celle-ci participe elle-même à la fermeture du circuit magn4- tique entre les deux pôles opposas de 1'électro-aimant.
Au moins certaines particules magnétiques, faisant partie de la ma- fibre de friction, sont avantageusement constituées par des métaux aloa- lino-terreux, par exemple du type Yttrium, et/ou par des terres rares, par exemple du type Neodyme combinés à des métaux*
On peut également constituer, conformément à l'invention, au moins certaines particules magnétiques, entrant dans la composition de la sur- face de friction, par des oxydes doubles, notamment d'oxyde ferrique a- veo l'oxyde .d'un autre métal M, c'est-à-dire un oxyde du type Fe2O3MO, par exemple un ferrite doux.
Avantageusement aussi, on peut constituer certaines particules ma- gnétiques entrant dans la composition de la surface de friction par des alliages du type Heusleriens, c'est-à-dire des alliages qui sont magnéti ques bien que leurs composants individuels ne le soient pas. Un tel al- liage est, par exemple, Ou?, Mn, Al.
L'agglomération desdites particules anorganiques est avantageuse- mont réalisée, soit par frittage, soit par dépôt au chalumeau plasma.
On peut ainsi former avec la matière à friction directement l'en- semble d'une armature ou encore déposer cette matière sous forme d'une couche sur une armature en matière ferromagnétique susceptible de capter le flux magnétique qui, éventuellement, aurait pu se disperser au-delà de la matière de friction et de refermer ce flux sur les pôles de l'é- leotro-aimant.
De préférence on ordonne l'état magnétique de la matière de friction à chaud dans un champ magnétique correspondant,en direction,à celui au- quel cette môme matière sera soumise dans l'appareil électromagnétique à friction.
La matière de friction, grâce à sa structure mioro-poreusé, est très peu sensible, contrairement à d'autres matières de friction connues, à la présence de lubrifiants entre les deux surfaces de friction, car tout film lubrifiant qui tenterait de s'étaler entre les deux surfaces de fric- tion, serait immédiatement rompu aux endroits par lesquels les deux sur- faces tentent d'entrer en contact réciproque sous la pression de l'effet
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magnétiques
On peut, par conséquent, utiliser les freina et embrayages établis conformément 4 l'invention en milieu humide,
notamment en milieu conte- nant des vapeurs d'huile dont la présence peut être désirable pour lu- brifier certaines parties mécaniques de l'appareil ou de la machine sur laquelle ils sont montés.
Le frottement entre les deux surfaces mises en présence doit être réguler et croître progressivement avec la pression mais exclure entre les deux dites surfaces toute/soudure partielle, avec arrachements lo- caux (grippage) ou soudure totale déterminant le blocage définitif de l' appareil*
Par des expériences on a pu constater qu'un.même élément, suscepti- ble de cristalliser sous deux formes allotropiques, cristaux hexagonaux et cristaux cubiques, présente les meilleures qualités de friction lors- qu'il est cristallisé selon le système hexagonal.
De préférence, et afin d'attribuer à la matière de friction les meilleures qualités de frottement (régularité, progressivité aveo élimi- nation du grippage) on choisit au moins certaines des particules anorga- niques, participant à la composition de la matière de friction, parmi celles.qui présentent aux températures d'utilisation envisagées pour la- dite matière une structure cristalline hexagonale stable-
En supposant que dans un cristal hexagonal, a soit la distance qui sépare les atomes adjacents dans le même plan hexagonal et c soit la distance qui sépare deux atomes adjacents de l'un des deux plans hexago- naux à l'autre, on définit le rapport réticulaire par 2 a
En supposant en outre le cas idéal dans lequel les atomes qui en- trent dans la composition du cristal occupent des sphères,
on peut dé- montrer que pour un empilement idéalement compact des atomes dans le cristal hexagon al : constaté par # 8/3= 1,633. que les corps qui présentent On a constaté par des expériences que les corps qui présentent les meilleures qualités de frottement, c'est-à-dire le risque de grippage le plus faible, sont ceux qui, pendant la friction, sont présents sous for- me de cristaux hexagonaux dont le rapport réticulaire soit le plus voi- sin possible du cas idéal pour lequel -2 = 1,633.
Pour beaucoup d'éléments qui, à la température ambiante, présentent une structure cristalline hexagonale, cette structure hexagonale se transforme à partir d'une certaine température en structure cubique qui rend la matière de friction adhérente et impropre à remplir son rôle.
Tenant compte do ces considérations,on choisit,conformément à l'in-
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vention, comme constituants de la matière de friction, parmi ceux qui cristallisent selon des cristaux hexagonaux, ceux qui paraissent les plus favorables pour leur rapport réticulaire c/a, pour leur haute température de transformation allotropique et, éventuellement, pour leurs qualités magnétiques propres ou oelles qu'elles pourraient conférer à un alliage ou à une combinaison en participant à cet alliage ou à cette combinaison.
Des matières particulièrement intéressantes à ces différents points de vue figurent dans le tableau ci-après :
EMI5.1
<tb> Métal <SEP> c/a <SEP> Températires <SEP> de <SEP> transforma-
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<tb> ion <SEP> des <SEP> cristaux <SEP> hexago-
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<tb> 0chrome <SEP> 1,62 <SEP> naux <SEP> en <SEP> cristaux <SEP> cubiques.
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Chrome <SEP> 1,62
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<tb> Cobalt <SEP> 1,624 <SEP> 417 C
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<tb> Rhénium <SEP> 1,615
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<tb> Tungstène <SEP> @ <SEP> 1,61
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<tb> yttrium' <SEP> ' <SEP> 1,572 <SEP> ,
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Ces éléments peuvent être mis en présence dans la matière de fric- tion, soit à. l'état pur, soit sous forme d'alliage, soit combinés entre eux ouavec de l'aluminium, du cuivre, du fer, du nickel, du niobium, a- vec des carbures tels que C Ta, C Ti, C Mo, C W, C2 Cr3 et avec des oxy- des tels que Cr2 O3.
On connaît des alliages de cobalt qui présentent des qualités magné- tiques et de frottement intéressantes.
On peut, conformément à l'invention, améliorer pour un constituât!): de la matière de frictionle rapportré tioulaire c/a et/ou relever la température de transfor- mation allotropique des cristaux hexagonaux en cristaux cubiques par une addition d'atomes de substitution,, suivie éventuellement d'un recuit ap- proprié, ce qui permet de conserver, même pendant le fonctionnement à des températures élevées, la structure cristalline hexagonale recherchée et d'élever également le point de Curie de la matière de friction ainsi obtenue.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention et afin d'amé- liorer les qualités de frottement de la matière de friction poreuse on incorpore à celle-ci un lubrifiant solide tel que notamment graphite, Mo S2, Ca F, Ba F, Nb S2' W S2.
Pour réaliser cette incorporation de lubrifiant solide on peut, se-
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. Ion l'invention., imprégner sous vide la matière de friction poreuse,avec une suspension dudit lubrifiant sloide dans un liquide ou dans une résine epoxy.
Deux modes d'exécution d'appareils conformes à l'invention sont re- présentés sur les dessins, sur lesquels les figures 1 et 2 montrent à ti- tre d'exemples, schématiquement en coupe axiale, l'une un embrayage, plus particulièrement un embrayage-frein,et l'autre un frein.
L'embrayage montré sur la fig. 1 comprend un arbre moteur 1 et,dans le prolongement de celui-ci, un arbre entraîné 2, sur lequel peut coulis- ser axialement un disque 3 tout/en restantcontinuellement solidaire en rotation de l'arbre 2.
Le disque 3, établi de préférence en matière ferromagnétique, cons- titue l'armature de l'embrayage électromagnétique.
L'inducteur de l'embrayage est constitué par une bobine fixe 4 co- axiale aux axes 1 et 2, enchâssée dans un support fixe 5 en matière fer- romagnétique, quipeut être constitué parune paroi radiale du. bottier de3'appareil.
.Calé sur l'arbre moteur 1 est un rotor inducteur constitué par deux anneaux coaxiaux 6 et 7 entourant intérieurement et extérieurement la bobine 4 et qui sont reliés entre eux par au moins une entretoise 8 en matière non magnétique, par exemple en un alliage léger, en acier inoxy- dable ou réalisée par apport de brasure.
Le support fixe 5 forme deux surfaces 9 et 10, par exemple coniques, qui sont de révolution autour de l'arbre 1, respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la bobine 4 et devant lesquelles tournent les =eaux )5 et 7 avec des surfaces correspondantes de sorte que pendant la rotation du rotor 6,7 devant le support 5, leur entrefer reste constant et le plus faible possible.
Les anneaux 6 et 7 présentent, par ailleurs, en face de l'armature
3 deux surfaces annulaires coaxiales avec les arbres 1 et 2 et qui cons- tituent les deux pôles 11 et 12 de l'électro-aimant inducteur.
Une armature en matière ferromagnétique, constituée par un .disque 3, est recouverte, sur sa surface dirigée vers les pôles 11 et 12, d'une couche 13 de matière de friction établie conformément à l'invention, cette couche étant notamment fixée à cette armature 3 directement par frittage ou par dépôt plasma comme il a été spécifié plus haut.
Les pôles 11 et 12 peuvent être également recouverts d'une matière de friction conforme à l'invention.
Le disque 3 est maintenu écarté des pôles 11 et 12 par un ressort de compression 14, intercalé entre le disque 3 et le moyeu 15 du rotor dont font partie les anneaux 6 et 7. Le ressort 14 assure donc le débrayage du disque 3 par rapport au rotor 15,6, 8, 7 et l'arbre 2 reste ainsi
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au repos.
Lorsqu'on met la bobine 4 sous courant, elle produit un flux magnée tique dans le support 5 et à travers les sceaux 6 et 7 qui, par leurs surfaces respectivement 11 et 12, attirent le disque 3 jusqu'à c qu'il vienne s'appliquer par la couche 13 contre lesdites surfaces. Le frotte- ment qui en résulte entre, d'une part, les pôles 11 et 12 et, d'autre part, la matière de friction 13, assure progressivement 1'entraînement du disque 3 jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse de rotation du rotor 15,
6, 8, 7, ce qui correspond à l'embrayage de l'arbre 2 sur l'arbre 1.
Dans de nombreux cas,'notamment lorsquè l'embrayage n'est pas desti- né à servir dans un véhicule, par exemple un véhicule automobile, il con- vient d'adjoindre à l'embrayage un fréin à friction qui, dès qu'on opère le débrayage de l'arbre 2, immobilise celui-ci., C'est le cas, notamment, dans les embrayages utilisés dans des installations devant fonctionner selon un programme prédéterminé, par exemple dans des machines-outils, ascenseurs, appareils ménager, ordinateurs, moteurs, freins etc...
Dans ce cas, on peut obtenir le freinage du disque 3 en le faisant serrer par le ressort 14,dans sa position débrayée, contre une surface radiale 16 qui peut être constituée par la face intérieure de l'autre pa- roi radiale du bottier 17 de l'appareil.
En outre, on peut faire maintenir le disque 3 contre la surface 16 en position de freinage par des aimants permanents 19 montés dans le boi- tier 17. '
Entre le'disque 3 et la surface 16 on prévoit de préférence une ma- tière de friction 18 qui peut être rendue solidaire, soit de la surface 16, soit de la surface radiale du disque 3, opposée à celle qui porte la matière de friction magnétique 13.
La matière de friction 18 est également établie conformément à l'in- vention comme il a été spécifié plus haut. Elle peut être déposée direo- tement soit sur le disque 3, soit sur la surface 16,et cela soit parfrit- tage, soit sous forme d'un dépôt plasma.
On peut aussi établir, conformément à l'invention, un frein électro- magnétique, tel que celui montré, par exemple, sur la figure 2.
Le frein montré.sur la figure 2 utilise une grande partie des or- ganes de l'embrayage montré sur la figure 1, ces organes correspondants étant représentés par les mêmes chiffres de référence suivis do l'indice a.
Le frej.n montré sur la figure 2 se distingue de l'embrayage montré sur la figure 1, essentiellement par l'absence de l'arbre 1 et par le fait que les anneaux 6a et 7a sont solidaires du support 5a, et que le
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disque 3a est poussé par le ressort 14a contre un épaulement 19 ou une butée de l'arbre 2a, de manière à empêcher tout freinage du disque 3a sur le boîtier 17a lorsque le disque 3a est écarte des pôles 11a et 12a qui, le cas échéant, peuvent aussi être recouverts d'une matière de fric tion conforme à l'invention.
Lorsque la bobine 4a est alimentée en courant électrique, les pôles fixes 11a et 12a attirent le disque 3a contre l'effet du ressort 14a en freinant la rotation de l'arbre 2µ par frottement de la garniture de friction 13a contré les pôles 11a et 12a, éventuellement jusqu'à l'immo- bilisation de l'arbre 2a.
Lorsque le courant électrique est coupé dans la bobine 4a, le res- sort 14a écarte le disque 3a et, par conséquent, là garniture de frictim.
13a des pôles 11a et 12a et, par ce fait, libère liarbre 2a qui peut à nouveau tourner librement.
On peut envisager, selon une variante non représentée, dans une mê- me transmission mécanique, un embrayage électromagnétique analogue à ce*- lui de la figure 1, (mais ne comportant pas de frein pour le disque 3 lorsque celui-ci se trouve écarté des pôles 7 et 8 par le ressort 14) monté en série, aveo le frein électromagnétique conforme à la figure 2.
Dans ce cas, l'arbre 2a de la figure 2 est constitué par le prolongement de l'arbre 2 de la figure 1.
On peut aussi, selon encore une autre variante non représentée, com- biner en un même appareil l'embrayage montré sur la figure 1 et le frein montré en figure 2,
On peut alors, notamment, faire porter au disque 3 de l'embrayage de la figure 1, à la place de la matière de friction 18, la matière de friction montrée en 13a sur la figure 2, et remplacer la surface radia- le 1 par les pôles 11a et 12a de l'électro-aimant faisant partie dufrein montré sur la figure 2.
Dans un tel ensemble on peut, éventuellement, supprimer les ressorts 14 et 14a en assurant le déplacement du disque 3, soit vers les pôles 11 et 12, soit vers les pales 11a et 12a, par l'excitation alternée, soit de la bobine 4, soit de la bobine 4a.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un appareil électremagnétique à friction, notamment un frein ou embrayage présentant de nombreux avantages, notamment : - celui'de pouvoir résister à. un échauffement par friction qui n' est plus limité par les,limites de résistance thermique de la matière de friction elle-même.
mais seulementpar celle de la bobine inductrice qui peu) être montée à une certaine distance dos surfaces génératrices de @
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cet échauffèrent, - celui d'utiliser une matière de friction ayant une meilleure con- ductibilité thermique et de la mettre eh contact plus intime avec l'ar- mature qui la supporte, ce qui permet une meilleure évacuation, par con- ductibilité, des calories produites, par une voie qui les empêche d'at- teindre la bobine inductrice et de les reporter sur le rotor, ce quiper- met notamment, par ventilation,, de dissiper ces calories à l'air ambiant*
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PATENT OF INVENTION "Improvements made to magnetic friction devices, in particular to electromagnetic brakes and clutches and to their manufacturing processes".
SCIENTIFIC RESEARCH NATIONAL CENTER
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The invention relates to friction devices the friction surfaces of which are applied against one another by a magnetic effect, in particular to electromagnetic friction brakes and clutches.
In the known devices of this type, sion wanted to give the friction material good qualities in terms of progressiveness and regularity, it was not possible to make it participate satisfactorily in the closure. of the magnetic circuit which must apply the friction surfaces against each other.
In any case, these materials, generally organometallic, satisfactory from the point of view of progressivity and regularity of the friction, were very sensitive to heat due to the presence of the organic compound, which presented a considerable drawback, in particular. in their application to brakes and clutches.
In some cases, a ferromagnetic material has been used as the friction material in devices of the kind in question. One then obtained, of course, the closing of the magnetic circuit which applied the friction surfaces one against the other, but the friction of soft iron against soft iron resulted in a seizure which was quite harmful as regards the progressiveness and the regularity of the friction effect.
An attempt has also been made to juxtapose the two materials, one organometallic and the other ferromagnetic, which also did not make it possible to obtain a progressive and regular friction effect because the two materials did not wear out. the same way, so that sooner or later, there was an exaggerated seizure and / or slippage by melting the organic compound. In addition, in devices of this type the temperature rise of these two juxtaposed constituents (one organometallic and the other ferromagnetic), having different expansion coefficients and consequently different elongations, the flatness of the over - friction faces were not constant and resulted in irregularities in operation.
The object of the invention is above all to remedy the above-mentioned drawbacks and to ensure that the friction material not only has stable friction qualities but also contributes to the closing of the magnetic circuit which tends to tighten one. friction surfaces against each other, which makes it possible to achieve the identity between the friction material and the magnetic circuit.
It mainly consists of constituting the friction material by inorganic particles, in particular powders, at least some of which are magnetic and which are welded over part of their surface to each other, constituting a porous structure, no-
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very micro-porous.
Such a material, on account of this porous structure, is incapable of seizing, even if it rubs directly against another homogeneous surface, for example made of soft iron, in particular formed by the poles of an electromagnet.
Due to the presence of magnetic particles in the friction material, the latter itself participates in the closing of the magnetic circuit between the two opposing poles of the electromagnet.
At least some magnetic particles, forming part of the friction ma- fiber, are advantageously constituted by aloalino-earth metals, for example of the Yttrium type, and / or of rare earths, for example of the Neodymium type combined with metals*
It is also possible, in accordance with the invention, to constitute at least certain magnetic particles forming part of the composition of the friction surface, by double oxides, in particular of ferric oxide with the oxide of another. metal M, that is to say an oxide of the Fe2O3MO type, for example a soft ferrite.
Advantageously also, it is possible to constitute certain magnetic particles entering into the composition of the friction surface by alloys of the Heusleriens type, that is to say alloys which are magnetic although their individual components are not. Such an alloy is, for example, Ou ?, Mn, Al.
The agglomeration of said inorganic particles is advantageously carried out either by sintering or by plasma torch deposition.
It is thus possible to form the whole of an armature directly with the friction material or even to deposit this material in the form of a layer on an armature of ferromagnetic material capable of capturing the magnetic flux which, possibly, could have dispersed. beyond the friction material and to close this flux on the poles of the electro-magnet.
Preferably, the magnetic state of the hot friction material is ordered in a magnetic field corresponding, in the direction, to that to which this same material will be subjected in the electromagnetic friction device.
The friction material, thanks to its mioro-porous structure, is very insensitive, unlike other known friction materials, to the presence of lubricants between the two friction surfaces, because any lubricating film that would try to spread between the two surfaces of friction, would be immediately broken at the places by which the two surfaces attempt to come into reciprocal contact under the pressure of the effect
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magnetic
It is therefore possible to use the brakes and clutches established in accordance with the invention in a wet environment,
in particular in a medium containing oil vapors, the presence of which may be desirable for lubricating certain mechanical parts of the device or of the machine on which they are mounted.
The friction between the two surfaces brought together must be regulated and increase progressively with the pressure but exclude between the two said surfaces all / partial welding, with local tearing (seizing) or total welding determining the final blocking of the device *
Experiments have shown that a single element capable of crystallizing in two allotropic forms, hexagonal crystals and cubic crystals, exhibits the best friction qualities when crystallized according to the hexagonal system.
Preferably, and in order to attribute to the friction material the best friction qualities (regularity, progressiveness with elimination of seizing) at least some of the anorganic particles are chosen, participating in the composition of the friction material, among those which exhibit at the temperatures of use envisaged for said material a stable hexagonal crystalline structure
Assuming that in a hexagonal crystal, a either the distance between adjacent atoms in the same hexagonal plane and c is the distance between two adjacent atoms of one of the two hexagonal planes to the other, we define the reticular ratio by 2 a
Assuming further the ideal case in which the atoms which enter into the composition of the crystal occupy spheres,
we can show that for an ideally compact stacking of atoms in the hexagon crystal al: found by # 8/3 = 1.633. that bodies which present It has been found by experiments that the bodies which have the best friction qualities, that is to say the lowest risk of seizure, are those which, during the friction, are present under force me of hexagonal crystals whose reticular ratio is as close as possible to the ideal case for which -2 = 1.633.
For many elements which, at room temperature, have a hexagonal crystal structure, this hexagonal structure is transformed from a certain temperature into a cubic structure which makes the friction material adherent and unsuitable for fulfilling its role.
Taking into account these considerations, one chooses, in accordance with the
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mention, as constituents of the friction material, among those which crystallize in hexagonal crystals, those which appear to be the most favorable for their reticular ratio c / a, for their high temperature of allotropic transformation and, possibly, for their own magnetic qualities or those which they could give to an alloy or a combination by participating in this alloy or this combination.
Subjects of particular interest from these different points of view are shown in the table below:
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<tb> Metal <SEP> c / a <SEP> Temperatires <SEP> of <SEP> transforma-
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<tb> yttrium '<SEP>' <SEP> 1,572 <SEP>,
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These elements can be brought together in the friction material, or at. the pure state, either in the form of an alloy, or combined with each other or with aluminum, copper, iron, nickel, niobium, with carbides such as C Ta, C Ti, C Mo, CW, C2 Cr3 and with oxides such as Cr2 O3.
Cobalt alloys are known which exhibit interesting magnetic and friction qualities.
In accordance with the invention, it is possible, in accordance with the invention, to improve for a constituent!): Of the friction material the tioular ratio c / a and / or to raise the temperature of allotropic transformation of the hexagonal crystals into cubic crystals by the addition of atoms of substitution, optionally followed by an appropriate annealing, which makes it possible to retain, even during operation at high temperatures, the desired hexagonal crystal structure and also to raise the Curie point of the friction material thus obtained.
According to yet another characteristic of the invention and in order to improve the frictional qualities of the porous friction material, a solid lubricant such as in particular graphite, Mo S2, Ca F, Ba F, Nb, is incorporated therein. S2 'W S2.
To achieve this incorporation of solid lubricant it is possible,
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. According to the invention, vacuum impregnate the porous friction material with a suspension of said lubricant sloid in a liquid or in an epoxy resin.
Two embodiments of devices in accordance with the invention are shown in the drawings, in which Figures 1 and 2 show by way of example, schematically in axial section, one a clutch, more particularly. one clutch-brake, and the other a brake.
The clutch shown in fig. 1 comprises a motor shaft 1 and, in its extension, a driven shaft 2, on which a disc 3 can slide axially while remaining continuously fixed in rotation with the shaft 2.
The disc 3, preferably made of ferromagnetic material, constitutes the armature of the electromagnetic clutch.
The clutch inductor is constituted by a fixed coil 4 coaxial with the axes 1 and 2, embedded in a fixed support 5 of ferromagnetic material, which can be formed by a radial wall of the. shoemaker of the appliance.
.Located on the motor shaft 1 is an inductor rotor consisting of two coaxial rings 6 and 7 surrounding the coil 4 internally and externally and which are connected to each other by at least one spacer 8 made of non-magnetic material, for example made of a light alloy , in stainless steel or produced by adding solder.
The fixed support 5 forms two surfaces 9 and 10, for example conical, which are of revolution around the shaft 1, respectively inside and outside the coil 4 and in front of which the water turns) 5 and 7 with corresponding surfaces so that during the rotation of the rotor 6,7 in front of the support 5, their air gap remains constant and as small as possible.
The rings 6 and 7 have, moreover, opposite the frame
3 two annular surfaces coaxial with the shafts 1 and 2 and which constitute the two poles 11 and 12 of the induction electromagnet.
An armature made of ferromagnetic material, constituted by a .disc 3, is covered, on its surface directed towards the poles 11 and 12, with a layer 13 of friction material established in accordance with the invention, this layer being in particular fixed to this reinforcement 3 directly by sintering or by plasma deposition as specified above.
The poles 11 and 12 can also be covered with a friction material according to the invention.
The disc 3 is kept away from the poles 11 and 12 by a compression spring 14, interposed between the disc 3 and the hub 15 of the rotor of which the rings 6 and 7 form part. The spring 14 therefore disengages the disc 3 with respect to rotor 15.6, 8, 7 and shaft 2 remains as
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at rest.
When the coil 4 is put under current, it produces a magnetic flux in the support 5 and through the seals 6 and 7 which, by their surfaces 11 and 12 respectively, attract the disc 3 until it comes applied by the layer 13 against said surfaces. The resulting friction between, on the one hand, the poles 11 and 12 and, on the other hand, the friction material 13, gradually drives the disc 3 until it reaches the speed of rotor rotation 15,
6, 8, 7, which corresponds to the clutch of shaft 2 on shaft 1.
In many cases, especially when the clutch is not intended for use in a vehicle, for example a motor vehicle, it is appropriate to add to the clutch a friction brake which, as soon as the shaft 2 is disengaged, immobilizes it., This is the case, in particular, in clutches used in installations which must operate according to a predetermined program, for example in machine tools, elevators, household appliances , computers, motors, brakes etc ...
In this case, the disc 3 can be braked by causing it to be clamped by the spring 14, in its disengaged position, against a radial surface 16 which can be formed by the inner face of the other radial wall of the casing 17. of the device.
In addition, the disc 3 can be held against the surface 16 in the braking position by permanent magnets 19 mounted in the housing 17. '
Between the disc 3 and the surface 16 there is preferably provided a friction material 18 which can be made integral either with the surface 16 or with the radial surface of the disc 3, opposite to that which carries the friction material. magnetic 13.
Friction material 18 is also made in accordance with the invention as specified above. It can be deposited directly either on the disc 3 or on the surface 16, and this either by scouring or in the form of a plasma deposit.
It is also possible to establish, in accordance with the invention, an electromagnetic brake, such as that shown, for example, in FIG. 2.
The brake shown in Figure 2 utilizes a large part of the parts of the clutch shown in Figure 1, these corresponding parts being represented by the same reference numerals followed by the subscript a.
The frej.n shown in Figure 2 differs from the clutch shown in Figure 1, essentially by the absence of the shaft 1 and by the fact that the rings 6a and 7a are integral with the support 5a, and that the
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disc 3a is pushed by the spring 14a against a shoulder 19 or a stop of the shaft 2a, so as to prevent any braking of the disc 3a on the housing 17a when the disc 3a is moved away from the poles 11a and 12a which, if necessary , can also be covered with a friction material according to the invention.
When the coil 4a is supplied with electric current, the fixed poles 11a and 12a attract the disc 3a against the effect of the spring 14a by slowing the rotation of the shaft 2µ by friction of the friction lining 13a against the poles 11a and 12a , possibly until the shaft 2a comes to a standstill.
When the electric current is cut in the coil 4a, the spring 14a pushes the disc 3a and, therefore, the friction lining.
13a from the poles 11a and 12a and thereby frees the shaft 2a which can again turn freely.
It is possible to envisage, according to a variant not shown, in the same mechanical transmission, an electromagnetic clutch similar to that of FIG. 1, (but not comprising a brake for the disc 3 when the latter is moved apart. poles 7 and 8 by the spring 14) mounted in series, with the electromagnetic brake according to figure 2.
In this case, the shaft 2a of FIG. 2 is constituted by the extension of the shaft 2 of FIG. 1.
It is also possible, according to yet another variant not shown, to combine in a single device the clutch shown in FIG. 1 and the brake shown in FIG. 2,
It is then possible, in particular, to cause the disc 3 of the clutch of FIG. 1, in place of the friction material 18, to carry the friction material shown at 13a in FIG. 2, and to replace the radiating surface 1 by the poles 11a and 12a of the electromagnet forming part of the brake shown in Figure 2.
In such an assembly it is possible, optionally, to eliminate the springs 14 and 14a by ensuring the displacement of the disc 3, either towards the poles 11 and 12, or towards the blades 11a and 12a, by the alternating excitation, or of the coil 4 , or coil 4a.
As a result, and whatever the embodiment adopted, an electromagnetic friction device is obtained, in particular a brake or clutch having many advantages, in particular: that of being able to withstand. friction heating which is no longer limited by the thermal resistance limits of the friction material itself.
but only by that of the inductor coil which can be mounted at a certain distance from the generating surfaces of @
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This heated up, - that of using a friction material having better thermal conductivity and of bringing it into more intimate contact with the frame which supports it, which allows better evacuation, by conductivity, of the calories produced by a channel which prevents them from reaching the induction coil and transferring them to the rotor, which in particular, by ventilation, enables these calories to be dissipated to the ambient air *