CH643680A5 - Electro-aimant pour frein. - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte à un électro-aimant pour frein à commande électrique. Plus particulièrement, elle se rapporte à un électro-aimant du même type général que celui révélé dans le brevet US N° 4172242 au nom de Myers et al. Cet aimant comprend une plaque estampée en un métal magnétique en tôle et comprend de plus au moins un pôle qui est défini par un téton pouvant être formé en un produit en barre peu coûteux, et qui peut facilement être assemblé à la plaque estampée.
Une bobine électrique entoure le téton et, quand la bobine est excitée, les pôles de l'aimant sont attirés vers une armature et retardent celle-ci par friction. La face primaire de friction de l'aimant est formée d'un morceau de matériau de friction qui remplit les espaces entre les pôles. Dans l'aimant révélé dans le brevet de Myers et al., le matériau de friction a la forme d'un bloc assez épais dont la face active externe est sensiblement à fleur avec l'extrémité externe du téton.
Tandis que l'aimant du brevet de Myers et al. se prête à une fabrication d'une façon comparativement économique, le bloc épais en matériau de friction est relativement coûteux. Il est également nécessaire de remplacer tout l'électro-aimant quand les pôles et la face active du bloc de friction ont subi une usure excessive.
La présente invention a pour but de fournir un électro-aimant possédant la plupart des avantages de celui de Myers et al., mais ayant une face de friction pouvant être facilement retirée et remplacée et qui, en même temps, permet d'utiliser un plus petit volume de matériau de friction quand il faut une face de friction d'une surface donnée.
A cet effet, l'électro-aimant objet de l'invention comprend une plaque faite en un matériau magnétique de faible réluctance, une première ouverture formée dans la plaque, un premier téton fait en un matériau magnétique de faible réluctance placé dans l'ouverture, le téton s'étendant vers l'extérieur de la plaque et sensiblement perpendiculairement à celle-ci, une première bobine annulaire disposée autour du téton et ayant un moyen lui permettant d'être connectée à une source de tension, le téton formant un premier pôle magnétique d'une polarité quand la bobine est excitée par la source de tension, et un moyen fait en un matériau magnétique de faible réluctance et s'étendant de la plaque dans la même direction que le téton, ce moyen formant un deuxième pôle magnétique de polarité opposée quand la bobine est excitée, et est caractérisé par une feuille d'un matériau de friction ayant des faces interne et externe parallèles et ayant un orifice s'étendant essentiellement coaxialement avec le téton et entre les faces, une pièce d'insertion faite en un matériau magnétique de faible réluctance fixée dans l'orifice et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces du matériau de friction, des rainures de clavette alignées et formées dans l'extrémité externe du téton et dans l'extrémité interne de la pièce d'insertion, et des moyens formant clavettes insérés dans ces rainures pour restreindre les mouvements latéraux du matériau de friction par rapport au téton.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels:
la fig. 1 est une vue en élévation avant d'un électro-aimant selon la présente invention, et qui montre l'aimant utilisé pour freiner une armature;
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la fig. 2 est une vue en coupe transversale fragmentaire et agrandie faite sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue en coupe transversale faite sensiblement suivant la ligne 3-3 de la fig. 2, et la fig. 4 est une vue en élévation latérale de l'aimant avec certaines parties arrachées et montrées en coupe, la face de friction étant illustrée séparée du restant de l'aimant.
Comme on peut le voir sur les dessins dans un but d'illustration, l'électro-aimant 10 est représenté comme faisant partie d'un frein 11. Le frein comporte de plus une armature 12 en forme de disque faite en acier et qui est adaptée à être entraînée en rotation par un arbre mené 14. Quand il est excité, l'électro-aimant 10 engage par friction et retarde l'armature 12. Dans ce cas particulier, le frein 11 est un frein de tension du type utilisé dans les machines textiles. Quand l'aimant 10 est excité, il n'arrête pas totalement l'armature, mais lui applique une force la retardant pour contrôler le mouvement de l'arbre 14.
L'électro-aimant 10 est monté sur deux broches 15 (fig. 2) qui sont supportées sur une patte 16. Cette dernière, à son tour, est fixée à un châssis stationnaire 17 (fig. 1). Deux ressorts à boudin 18 (fig. 2) sont télescopés sur les broches et sollicitent légèrement l'aimant vers l'armature 12.
Plus particulièrement, l'électro-aimant 10 comprend une plaque ' plate 20 (fig. 2) faite en un matériau malléable et de faible réluctance, comme de l'acier. Dans le cas présent, la plaque est formée de façon peu coûteuse par un emboutissage en une pièce d'une tôle d'acier, et elle présente deux orifices 21 vers l'extérieur qui sont équi-distants de l'orifice central 22. La plaque est généralement oblongue ou ovale et a une configuration telle qu'un V peu profond.
Un téton cylindrique 23 de relativement grand diamètre est télescopé dans l'orifice central 22 où il est fixé, tandis que deux tétons cylindriques de plus petit diamètre 24 sont télescopés et sont fixés dans les orifices 21 situés vers l'extérieur. Les tétons peuvent être facilement et rapidement faits sur une machine automatique à vis à partir d'une barre ronde en acier ou en un autre matériau de faible réluctance. Chaque téton présente une partie extrême de diamètre réduit qui est fixée dans l'orifice de la plaque 20 en vertu d'un léger ajustage à pression ou par brasage, collage, ou par enfoncement. Les tétons 24 sont tubulaires et sont adaptés à recevoir les broches de montage 15. Les ressorts 18 qui sont télescopés sur les broches de montage sont comprimés entre la patte 16 et la plaque 20.
Sur les deux tétons externes 24 sont télescopées deux bobines électriques 26 qui sont supportées sur la plaque 20 (fig. 2) pour produire un flux magnétique. Chaque bobine est de construction circulaire traditionnelle et comporte la bobine annulaire elle-même 27 qui supporte un enroulement 28 à plusieurs spires ayant des fils conducteurs 29 (fig. 3) pouvant être reliés à la source de tension.
Quand les bobines 26 sont excitées par la source de tension, le téton central 23 forme un pôle magnétique d'une polarité, tandis que les deux tétons 24 vers l'extérieur forment des pôles magnétiques de la polarité opposée. Le flux magnétique parcourt deux trajets, chaque trajet s'étendant d'un téton externe 24, jusqu'à l'armature 12 pour revenir à travers le téton central 23 puis retourner au téton externe par la plaque 20.
L'électro-aimant 10 est équipé d'une face unique de friction 30, qui est relativement peu coûteuse et qui peut être facilement retirée et remplacée quand l'usure se produit. La face de friction 30 est formée d'une feuille relativement mince 31 de matériau de friction (c'est-à-dire un matériau semblable aux garnitures de frein) et de pièces d'insertion 33 et 34 de faible réluctance qui sont jointes au matériau de friction et qui forment les faces polaires respectivement pour le téton 23 et les tétons 24.
Plus particulièrement, le matériau de friction 31 est configuré
comme la plaque 20 et il présente un orifice central 35 (fig. 2) et deux orifices externes 36 qui sont alignés respectivement avec le téton 23 et les tétons 24. La pièce d'insertion 33 a la forme d'un disque cylindrique en acier qui est fixé dans l'orifice 35 soit par ajustage à pression ou en moulant le matériau de friction 31 autour de la pièce d'insertion. Les deux pièces d'insertion 34 sont fixées dans les orifices 36 d'une façon analogue et ont la forme de disques tubulaires en acier afin de pouvoir recevoir les broches 15, si nécessaire. Le diamètre de chaque pièce d'insertion 33, 34 est juste légèrement inférieur au diamètre du téton associé 23, 24. Chaque pièce d'insertion est magnétiquement isolée des autres par le matériau de friction 31.
Des moyens sont prévus pour empêcher la face de friction 30 de se décaler latéralement et angulairement par rapport aux tétons 23 et 24. Dans le cas présent, ces moyens comprennent des clavettes sous forme de bagues cylindriques 40 (fig. 2). Les tétons 24 et les pièces d'insertion 34 présentent, respectivement, des gorges annulaires opposées 41 et 42 qui définissent une rainure pour recevoir les bagues avec un ajustage relativement serré. Quand elles sont insérées dans les gorges 41 et 42, les bagues 40 empêchent la face de friction 30 de se décaler latéralement par rapport aux tétons et empêche également la face de friction de tourner.
L'électro-aimant 10 est complété par un logement tubulaire 50 soit en aluminium ou en un autre matériau conducteur de la chaleur. Le logement a la même forme périphérique que la plaque 20 et la face de friction 30; il est pris en sandwich entre la plaque et cette face de friction et il est cimenté à la plaque. Des ailettes 51 rayonnant la chaleur sont formées sur le côté externe du logement.
Quand l'électro-aimant 10 est utilisé avec un frein de tension 11, la face de friction 30 est en engagement continu avec l'armature 12, même quand l'aimant est désexcité, et ainsi l'armature empêche la face de friction de se séparer axialement des tétons 23 et 24. Les bagues ou anneaux 40 empêchent la face de friction de se déplacer latéralement et angulairement par rapport aux tétons et maintiennent ainsi la face de friction en position stationnaire.
Quand le matériau de friction 31 et les pièces d'insertion 33 et 34 ont subi une usure excessive, toute la face de friction 30 peut être simplement glissée des bagues 40 et remplacée par une nouvelle face de friction (voir fig. 4). Ainsi, il n'est pas nécessaire de jeter tout l'électro-aimant 10 quand la face de friction est usée.
Le logement 50 sert de radiateur pour dissiper la chaleur des bobines 26 et, de plus, il sert à occuper l'espace entre la plaque 20 et le matériau de friction 31. Par conséquent, cet espace ne doit pas être rempli d'un matériau de friction, et on peut ainsi utiliser une feuille relativement mince et peu coûteuse 31 de matériau de friction. Comme la feuille 31 est mince, ses caractéristiques d'isolement thermique sont relativement faibles, afin de permettre une meilleure dissipation de la chaleur des bobines.
En vertu des bagues 40, les deux faces du matériau de friction 31 et les deux faces de chacune des pièces d'insertion 33 et 34 peuvent être meulées à plat et être planes grâce à un dispositif relativement simple de meulage parallèle. De même, les extrémités des tétons 23 et 24 peuvent être meulées à plat quand ceux-ci ont été assemblés à la plaque 20. Ce meulage est une garantie contre l'existence d'espaces d'air entre les tétons et les pièces d'insertion 33 et 34 et permet aux faces actives des pièces d'insertion et au matériau de friction 31 d'être parallèles à l'armature 12.
Quand l'électro-aimant 10 est utilisé avec un frein d'arrêt plutôt qu'un frein de tension, la face de friction 30 se sépare axialement de l'armature quand l'aimant est désexcité. Quand l'électro-aimant est ainsi utilisé, des vis (non représentées) peuvent être utilisées pour relier la face de friction 30 au logement 50 et empêcher la face de friction de se séparer axialement du logement lors d'une désexcitation de l'aimant.
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Claims (6)
1. Electro-aimant pour frein, comprenant une plaque faite en un matériau magnétique de faible réluctance, une première ouverture (21) formée dans ladite plaque, un premier téton (24) fait en un matériau magnétique de faible réluctance et placé dans ladite ouverture, ledit téton s'étendant vers l'extérieur et étant disposé sensiblement perpendiculairement à ladite plaque, une première bobine annulaire (26) disposée autour dudit téton et ayant un moyen permettant de la connecter à une source de tension, ledit téton formant un premier pôle magnétique d'une polarité quand ladite bobine est excitée par ladite source de tension, et un moyen (23) fait en un matériau magnétique de faible réluctance et s'étendant de ladite plaque dans la même direction que ledit téton, ledit moyen formant un deuxième pôle magnétique de polarité opposée quand ladite bobine est excitée, caractérisé par une feuille de matériau de friction (31) ayant des faces interne et externe parallèles et ayant un orifice (36) essentiellement coaxial avec ledit téton (24) et s'étendant entre lesdites faces, une pièce d'insertion (34) faite en un matériau magnétique de faible réluctance fixée dans ledit orifice et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces dudit matériau de friction, des rainures de clavette alignées et formées dans l'extrémité externe dudit téton et dans l'extrémité interne de ladite pièce d'insertion, et un moyen formant clavette inséré dans lesdites rainures pour restreindre un mouvement latéral dudit matériau de friction par rapport audit téton.
2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures de clavette comprennent des gorges annulaires et concentriques (41,42) formées à l'extrémité externe du téton (24) et à l'extrémité interne de la pièce d'insertion (34), ledit moyen formant clavette comprenant une bague (40) placée dans lesdites gorges.
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REVENDICATIONS
3. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un logement tubulaire (50) fait en un matériau conducteur de la chaleur et pris en sandwich entre la plaque (20) et le matériau de friction (31), ledit logement s'étendant autour des bords périphériques de la plaque et étant fixé à ladite plaque.
4. Electro-aimant selon la revendication 3, caractérisé en ce que des ailettes (51) rayonnant la chaleur sont formées sur le côté externe du logement.
5. Electro-aimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième ouverture (21) formée dans la plaque et un deuxième téton (24) fait en un matériau magnétique de faible réluctance et fixé dans ladite deuxième ouverture, ledit deuxième téton s'étendant vers l'extérieur étant disposé sensiblement perpendiculairement à ladite plaque et portant une deuxième bobine annulaire, pouvant être connectée à la source de tension, pour former un troisième pôle magnétique de même polarité que le premier quand ladite deuxième bobine est excitée, lesdits premier et deuxième tétons (24) étant disposés de part et d'autre du moyen (23) formant le deuxième pôle magnétique, et présentant leurs extrémités externes dans un plan commun avec l'extrémité externe dudit moyen (23) qui est constitué par un troisième téton fixé dans une troisième ouverture (22) de la plaque, et en ce que la feuille de matériau de friction (31) présente deux orifices supplémentaires (35, 36) essentiellement coaxiaux respectivement avec lesdits deuxième et troisième tétons et s'étendant entre lesdites faces, des pièces supplémentaires d'insertion (33, 34) faites en un matériau magnétique de faible réluctance étant fixées dans lesdites orifices supplémentaires et ayant des extrémités qui sont sensiblement à fleur avec les faces dudit matériau de friction, l'extrémité interne de chaque pièce d'insertion étant disposée en engagement bout à bout avec l'extrémité externe du téton respectif, des rainures supplémentaires et alignées de clavette étant formées dans l'extrémité interne de ladite pièce d'insertion correspondante, et un moyen supplémentaire formant clavette étant inséré dans lesdites rainures de clavettes supplémentaires pour restreindre un mouvement latéral du matériau de friction par rapport au téton.
6. Electro-aimant selon la revendication 5, caractérisé en ce que les rainures de clavette comprennent des gorges annulaires (41,42) formées dans l'extrémité externe du téton et dans l'extrémité interne de la pièce d'insertion correspondante, lesdits moyens formant clavette comprenant chacun une bague (40) placée dans la paire de gorges correspondantes.
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