FR2616502A1 - Embrayage electromagnetique a demarrage progressif - Google Patents

Abstract

Le rotor 50 et l'armature 60 d'un embrayage électromagnétique sont constitués avec des zones multiples à réluctance magnétique élevée, constituées par des fentes 70, 80 qui sont profilées et disposées de façon à ce que la relation radiale existant entre les fentes 70 du rotor 50 et les fentes 80 de l'armature 60 se modifient lorsqu'un des éléments tourne par rapport à l'autre. De ce fait, la quantité de flux à travers l'intervalle d'air entre le rotor 50 et l'armature 60 varie lorsque l'armature patine par rapport au rotor au cours du contact initial entre ces deux éléments. Ceci diminue le couple moyen transmis par le rotor 50 à l'armature 60 et permet à l'embrayage de s'engager progressivement et d'assurer un démarrage en douceur, pour arriver finalement au couple maximal.

Description

EMBRAYAGE ELECTROMAGNETIQUE A DEMARRAGE

PROGRESSIF

1 La présente invention concerne généralement un accouplement électromagnétique et, plus particulièrement, un embrayage électromagnétique qui peut être du type général déjà décrit par Newton et al.dans le brevet US

4,160,498.

Dans un embrayagede ce type, un élément d'entraî-

nement en forme de disque, tel qu'un rotor, est disposé face à face avec un élément entraîné en forme de disque tel qu'une armature. Les deux éléments sont réalisés en matériau ayant une faible réluctance magnétique (par exemple l'acier) et sont montés à pivot autour d'un axe commun. Normalement, l'élément d'entraînement est écarté

de l'élément entraîné et tourne par rapport à celui-ci.

Quand le courant fourni par une source de tension est appliqué à un enroulement à spires multiples, le flux magnétique traverse l'entrefer entre les deux éléments et attire les éléments axialement pour les mettre en contact. Le flux magnétique réalise donc un accouplement rotatif des éléments, si bien que l'élément d'entraînement

peut transmettre un couple à l'élément entraîné.

On réalise généralement les éléments d'entraîne-

ment et entraînés avec des pôles multiples, si bien que le flux magnétique suit un trajet en zigzag en avant et en arrière, plusieurs fois à travers l'entrefer séparant les deux éléments. Les pôles multiples sont généralement 2 t 2616502 1 obtenus en prévoyant au moins une région à réluctance magnétique élevée dans l'un des éléments et au moins deux régions à réluctance magnétique élevée dans l'élément opposé. Généralement, les deux régions à réluctance élevée d'un des éléments sont écartées radialement par rapport aux côtés opposés de la région à réluctance élevée du membre opposé et il en résulte que le flux est obligé de suivre un trajet en zigzag à travers l'entrefer séparant les deux éléments. Les régions à réluctance élevée peuvent être réalisées soit en mortaisant, soit en rainurant les

éléments, afin de former un ou plusieurs entrefers dispo-

sés périphériquement dans ceux-ci, ou bien en plaçant des

bandes disposées périphériquement, en matériau non magné-

tique (par exemple, du cuivre) dans les éléments.Les pôles magnétiques de chaque élément sont disposés sur les côtés radialement opposés de la ou des région(s) à réluctance

élevée de celui-ci.

Pour certaines applications, il est souhaitable que l'embrayage s'engage graduellement pour réaliser un démarrage"en douceur",plutôt qu'en étant complètement et brusquement engagé en quelques millisecondes. Roll a décrit, dans le brevet US 4,567,975, un embrayage capable de démarrer "en douceur", mais cet embrayage nécessite

une commande électronique spéciale pour réduire l'intensi-

té du courant traversant l'enroulement au cours du démar-

rage et pour augmenter ensuite graduellement ce courant pour atteindre le couple maximal. Quand le courant présente une faible intensité, l'élément entraîné glisse par rapport à l'élément d'entraînement, afin de permettre à l'embrayage de réaliser son engagement complet de manière graduelle

plut6t que soudaine.

L'objectif général de la présente invention est de proposer un accouplement électromagnétique nouveau et amélioré, dans lequel les éléments opposés en forme de disques (tels que l'élément d'entraînement et l'élément

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1 entraîné) sont réalisés de manière originale, de façon à permettre aux éléments de venir graduellement en contact et d'atteindre ensuite un couple élevé sans nécessiter une

commande électrique spéciale pour régler le degré d'enga-

gement de ces éléments. Conformément à la présente invention, on prévoit un accouplement électromagnétique comportant un premier et un second disques disposés face à face et réalisés en matériau magnétique à faible réluctance, ledit premier disque pouvant tourner par rapport au dit second disque autour d'un axe prédéterminé, chaque disque ayant des régions à réluctance magnétique élevée, ledit accouplement étant caractérisé en ce que lesdites régions à réluctance élevée sont disposées et profilées de façon à ce que les régions à réluctance élevée du premier disque soient alignées radialement de manière plus proche par rapport aux régions à réluctance élevée du second disque,lorsque le premier disque se trouve dans une première position angulaire par rapport au second disque, que lorsque le

premier disque se trouve dans une seconde position angu-

laire par rapport à ce second disque.

L'invention concerne également les modifications de forme et d'emplacement particulier des régions à réluctance élevée, conformément au type de charge appliqué

à l'accouplement.

Ces objectifs et avantages, et d'autres encore

propres à la présente invention, apparaîtront plus claire-

ment à l'examen de la description détaillée ci-après et

des figures en annexe,qui représentent respectivement: La figure 1, une vue en coupe diamétrale d'un accouplement électromagnétique nouveau et amélioré, comprenant les caractéristiques originales de la présente invention. La figure 2, une vue agrandie de certaines parties

représentées à la figure 1.

La fiaure 2A, une vue semblable à la figure 2, mals montrant l'un des éléments en forme de disque de l'accouplement en position écartée par rapport à l'autre élément. La figure 3, une coupe transversale agrandie prise essentiellement suivant la ligne 3-3 de la figure

1, la vue étant partiellement schématique.

La figure 4, une vue arrière en élévation et partiellement schématique à échelle réduite de l'un des

éléments en forme de disque représenté à la figure 1.

La figure 5, une vue par l'arrière en élévation et partiellement schématique à échelle réduite de l'autre

élément en forme de disque, la vue étant prise essentiel-

lement suivant la ligne 5-5 de la figure 1.

Les figures 6, 7 et 8,des vues semblables aux figures 3, 4 et 5 respectivement, mais montrant les positions relatives des deux éléments après qu'un des deux éléments a subi une rotation de 90 par rapport à l'autre élément. Les figures 9, 10 et 11, d'autres vues encore semblables aux figures 3, 4 et 5 respectivement, mais montrant les positions relatives des deux éléments après qu'un élément a subi une rotation deo180 par rapport à

l'autre élément.

Les figures 12, 13 et 14, des vues supplémentaires semblables aux figures 3, 4 et 5 respectivement, mais montrant les positions relatives des deux éléments après qu'un élément a subi une rotation de 270 par rapport à

l'autre élément.

Les figures 15 à 18, d'autres vues généralement semblables à la figure 3 mais montrant une autre version des éléments en forme de disque réalisés conformément à l'invention, ces éléments étant représentés dans différentes

positions angulaires relatives dans les différentes vues.

Les figures 19, 20 et 21, des vues semblables aux 1 figures 3, 4 et 5 respectivement, mais représentant une autre version encore des éléments en forme de disques réalisés conformément à la présente invention, la figure 19 montrant les positions relatives des éléments au moment de la transmission du couple maximal. Comme le montrent les figures, l'invention est réalisée sous forme d'un accouplement électromagnétique

, qui peut être un frein mais qui, dans ce cas particu-

lier, est représenté sous forme d'un embrayage électro-

magnétique. Ce n'est que pour la commodité de la représen-

tation que l'embrayage 25 est illustré en combinaison avec un compresseur de conditionnement d'air pour automobile 26, comportant unnez tubulaire 27 pour monter l'embrayage et

ayant un arbre moteur 28 traversant ce nez.

L'embrayage 25 comprend un électroaimant qui est constitué en partie par un noyau magnétique annulaire fixe , de section transversale, radiale, essentiellement en forme de "J" et comportant une bague polaire intérieure 31 et une bague polaire extérieure 32. Un pont 33, qui est fixé rigidement à l'extrémité avant du compresseur 26, est réalisé d'une pièce avec les extrémités arrière des bagues

polaires et s'étend radialement entre oelles-ci. Un enrou-

lement à spires multiples 34 est fixé dans un canal en forme de "U" 35, qui est fixé à son tour à la face

extérieure de la bague polaire intérieure 31.

Un élément rotatif ayant la forme d'un rotor annu-

laire 40 est monté à pivot sur le nez 27 du compresseur 26 au moyen d'un palier 41 et est conçu pour être entraîné par le moteur du véhicule, par l'intermédiaire d'une courroie sans fin 42. Le rotor a une section transversale radiale essentiellement en forme de "U" et comprend des pièces

polaires annulaires concentriques intérieures et extérieu-

res 43 et 44 respectivement, la pièce polaire intérieure étant fixée à la bague extérieure du palier 41. La pièce polaire intérieure 43 du rotor 40 est écartée vers 1 l'intérieur par rapport à la bague polaire intérieure 3T du noyau magnétique 30, tandis que la pièce polaire extérieure 44 du rotor est située entre l'enroulement 34 et la bague polaire extérieure 32 du noyau et est écartée de ces pièces. Différentes rainures,écartées axialement l'une de l'autre, s'étendent sur toute la circonférence de la face extérieure de la pièce polaire extérieure 44 et correspondent à des nervures complémentaires sur la face intérieure de la courroie de transmission 42. Par conséquent, la pièce polaire extérieure 44 constitue une

poulie pour cette courroie.

Un élément annulaire et circulaire en forme de disque 50 (figure 2) définit la face de travail avant du rotor et est réalisé d'une pièce avec l'extrémité avant de la pièce polaire intérieure 43 du rotor 40 et s'étend

radialement vers la pièce polaire extérieure 44 de celui-

ci.La périphérie extérieure du disque de rotor 50 est fixée rigidement à la pièce polaire extérieure 44 du rotor. Un autre élément annulaire et circulaire rotatif en forme de disque 60, qui constitue l'armature de

l'embrayage 25, est disposé face au disque de rotor 50.

Trois ressorts à lames 61 (figure 1) sont répartis à des intervalles angulaires autour de l'armature 60 et sont

disposés,d'une manière générale, à la manière d'une corde.

Une extrémité de chaque ressort est connectée ? l'armature tandis que l'autre extrémité de chaque ressort est couplée à une plaque -tampon annulaire 62. La plaque-tampon 62

est montée à pivot sur un moyeu 63, qui est calé rigide-

ment à son tour sur l'arbre du compresseur 28, le moyeu étant maintenu dans une position fixée axialement sur

l'arbre au moyen d'un écrou 64.

Les ressorts 61 couplent l'armature 60 pour qu'elle tourne avec la plaquetampon 62 et le moyeu 63 et ils écartent l'armature du disque avant 50 du rotor 40. Quand

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1 l'enroulement 34 n'est pas sous tension, il existe un intervalle d'air axial très étroit 65 (figure 2) entre le disque de rotor 50 et le disque d'armature 60, de - façon à ce que le disque de rotor puisse tourner librement parrapport au disque d'armature. Par conséquent,l'embrayage est débrayé et la courroie 42 peut faire tourner le rotor 40 sans qu'un couple soit transmis à l'armature 60

et à l'arbre de compresseur 28.

Le noyau magnétique 30, le rotor 40 et l'armature 60 sont tous réalisés en un matériau tel que l'acier,

d'un type à faible réluctance magnétique. Quand l'enroule-

ment 34 est excité par le courant provenant d'une source de tension, il apparaît un flux magnétique dont les lignes traversent le noyau 30, le rotor 40 et l'armature 60. Le trajet du flux est indiqué schématiquement par la ligne en traits interrompus de la figure 2. D'une manière générale, le flux suit un circuit partant de la bague polaire intérieure 31 du noyau magnétique 30 vers la pièce polaire intérieure 43 du rotor 40, à travers l'intervalle d'air 65, vers l'armature 60, et revient finalement à travers cet intervalle jusqu'à la pièce polaire 44 du rotor40,à)a

pièce polaire extérieure 32 et au pont 33 du noyau magnéti-

que 40, et revient enfin à la bague polaire intérieure 31 du noyau magnétique. Du fait qu'il présente un tel trajet, le flux provoque une attraction magnétique du disque d'armature 60 dans le sens axial, de façon à l'amener au contact du disque de rotor 50 et à coupler ainsi ces deux disques qui pivotent ensemble, si bien que le disque de rotor peut transmettre un couple au disque d'armature et

entraîner ainsi l'arbre de compresseur 28. Une description

quelque peu plus détaillée du trajet général du flux est donnée dans le brevet précité de Newton etal., auquel il

est fait référence ici.

Comme on le décrira ci-apràs, l'embrayage 25 est de construction classique. Dans un embrayage de ce genre,

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1 c'est également l'habitude de prévoir les disques de rotor et d'armature 50 et 60 avec des zones à réluctance magnétique élevée (qui seront décrites en détail ci-après) afin de forcer le flux à parcourir un trajet en zigzag,en traversant plusieurs fois l'intervalle d'air 65 entre les deux disques. De ce fait, l'embrayage est du type à pôles

magnétiques multiples.

Conformément à la présente invention, les zones à réluctance magnétique élevée des disques opposés de rotor et d'armature 50 et 60 sont profilées et disposées uniquement de façon à ce que les zones opposées à réluctance élevée se déplacent depuis des positions moins exactement alignées dans le sens radial, vers des positions plus exactement alignées dans le sens radial, puis reviennent à des positions moins exactement alignées dans le sens radial lorsqu'un disque tourne par rapport à l'autre. De ce fait, la force effective du champ de flux à travers l'intervalle 65 diminue tout d'abord et augmente ensuite au cours de la rotation relative entre les disques sur 360 ou moins. Le champ de flux variable réduit le couple moyen transmis par l'élément d'entraînement (c'est-à-dire le disque de rotor 50) à l'élément entraîné (c'est-à-dire le disque d'armature 60) au cours du contact initial et a pour effet de créer un engagement initial progressif ou

un démarrage en douceur.

Plus particulièrement, les zones à réluctance élevée dans le disque de rotor 50 sont désignées par le numéro de référence 70 à la figure 4. Ces zones peuvent être réalisées en rainurant ou en mortaisant le disque 50 et en remplissant les rainures ou mortaises avec un matériau tel que cuivre ou aliminium, ayant une réluctance magnétique élevée. Dans le présentcas toutefois, les zones à réluctance magnétique élevée 70 sont simplement obtenues

en découpant 8 fentes"en bananes",qui traversent complète-

ment le disque 50 et en laissant ces fentes vides. L'air 1 entre les bords des fentes 70 constitue une barrière à réluctance élevée. Les fentes peuvent être découpées avec un laser, d'une manière analogue à celle décrite dans la

demande de brevet française n 87 00 238.

Bien que les fentes 70 ou d'autres zones réluctance magnétique élevée du disque de rotor 50 puissent présenter des formes et des positions différentes, une forme et une position particulières sont représentées à la figure 4. Comme on le voit, la disposition générale des fentes 70 correspond à la forme d'une spirale à plusieurs tours dont le centre se trouve sur l'axe central 71 du disque 50, cet axe coïncidant avec l'axe de l'arbre de compresseur 28. Les fentes 70 ainsi conçues forment,dans leur totalité, une spirale qui fait 2-4 de tours autour de l'axe 71. Bien qu'une fente continue en forme de spirale puisse être pratiquée à travers le disque 50, les fentes sont discontinues dans le présent cas et sont séparées angulairement l'une de l'autre par des nervures écartées angulairement l'une de l'autre (figure 4), ayant une faible réluctance magnétique. Les nervures 72 sont réalisées d'une pièce avec le disque à faible réluctance lui-même et résultent simplement du fait que les fentes ne sont pas continues mais sont écartées angulairement l'une de l'autre. Dans le présent cas, il existe trois groupes de nervures 72 écartées angulairement l'une de l'autre à 120 , les nervures de chaque groupe particulier

étant alignées radialement par rapport à un autre groupe.

Les nervures 72 ont pour effet que le disque de rotor 50 présente une résistance mécanique plus élevée que ce ne serait le cas si l'on pratiquait une fente continue en

spirale à plusieurs tours dans le disque.

Dans le mode de réalisation de l'embrayage 25 représenté aux figures 1 à 14, le disque d'armature 60 est réalisé avec des zones à réluctance élevée, qui sont exactement identiques pour ce qui concerne leurs dimensions,

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leur forme et leur position aux zones à réluctance élevée du disque de rotor 50. A la figure 5 et dans d'autres figures, les fentes formant les zones à réluctance élevée du disque d'armature 60 ont été désignées par le numéro de référence 80, alors que les nervures intermédiaires à faible réluctance de l'armature ont été désignées par

le numéro de référence 82.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement de l'embrayage 25, on supposera que le disque de rotor 50 est situé initialement dans la position de la figure 4 et que le disque d'armature 60 est situé initialement dans la position de la figure 5. Quand les disques sont disposés ainsi, la spirale définie par les fentes de rotor 70 est déphasée de 180 par rapport à la spirale définie par les fentes d'armature 80. En d'autres termes, et comme on le voit aux figures 4 et 5, la spire extérieure de la spirale du rotor commence en position à six heures, alors que la spire extérieure de la spirale de l'armature commence en position à midi. La figure 3 montre les positions relatives des différentes fentes, vues par l'arrière du disque de

rotor 50 lorsque les deux spirales sont déphasées de 180 .

Quand les disques 50 et 60 sont disposés ainsi, les fentes 70 dans ledisque de rotor sont radialement écartées des fentes 80 dans le disque d'armature, à raison d'un intervalle maximal qui est essentiellement égal aux distances représentées aux figures 2 et 3 et il existe alors un décalage radial maximal entre les fentes 70 et les fentes 80. Dans ces circonstances, le flux sortant de la pièce polaire intérieure 43 du rotor traverse le disque de rotor 50 et passe axialement dans l'intervalle d'air étroit 65 vers le disque d'armature 60. Les barrières à réluctance élevée créées par les fentes 70 et 80 dans les disques 50 et 60 empêchent le flux de traverser radialement les fentes et le flux est donc obligé de suivre un trajet en zigzag à travers l'intervalle d'air 65 et entre le disque de rotor et le disque d'armature

jusqu'à ce que le flux atteigne les pièces polaires exté-

rieures 44 du rotor 40 (voir les lignes de flux en pointil-

lés de la figure 3). Vu que, dans des cas bien déterminés, la distance radiale entre les fentes voisines 70 et' 80 est essentiellement la même, le flux passe par les pôles magnétiques annulaires à faible réluctance ayant une largeur radiale essentiellement égale,chaque fois que le flux passe radialement avant de traverser axialement l'intervalle d'air. Il en résulte une densité de flux essentiellement constante à l'interface entre les disques de rotor et d'armature 50 et 60, et ceci permet au disque de rotor de

transmettre un couple maximal au disque d'armature.

Si l'on suppose maintenant que le disque de rotor 50 tourne de 90 dans le sens antihorlogique par rapport au disque d'armature 60 et en partant de la position

représentée à la figure 4, il arrive à la position repré-

sentée à la figure 7. Supposons également, pour faciliter l'exposé, que le disque d'armature 60 ne change pas de position (comparer les figures 7 et 8). Quand le disque de rotor 50 a tourné dans le sens antihorlogique sur 90 par rapport au disque d'armature 60, la position relative des fentes 70 et 80, vues par l'arrière du disque de rotor,est telle que représentée à la figure 6. Par comparaison de la figure 6 avec la figure 3, il apparaît que la disposition en spirale des fentes de rotor et d'armature 70 et 80 donne lieu à une diminution significative de l'uniformité de la distance radiale entre les fentes de rotor et les fentes d'armature et le degré de décalage radial entre les deux jet de fentes est significativement moindre que -ce n'était le cas lorsque le disque de rotor 50 était disposé par rapport au disque d'armature 50 de la manière représentée à la figure 3. De ce fait, les pôles magnétiques à faible réluctance entre les fentes voisines ne sont plus de largeur radiale essentiellement égale, mais il existe au contraire 12 o26165 02 des pales relativement larges et d'autres p^les relativement étroits. Le flux est encore obligé de suivre un trajet en zigzag entre le disque de rotor 50 et le disque d'armature mais, par suite de la largeur radiale variable des différentes pôles, le champ de flux ne présente plus une densité essentiellement uniforme. Par- conséquent,le flux sature les pales étroits tandis que la densité de flux dans les pales larges est relativement faible. Il en

résulte qu'un couple graduellement plus faible est trans-

mis lorsque le disque de rotor 50 tourne progressivement par rapport au disque d'armature 60, dans un sens qui a pour effet de réduire progressivement le décalage radial

entre les fentes 70 et 80.

La figure 10 représente le disque de rotor 50 ayant tourné de 180 par rapport au disque d'armature 60 qui est, à la figure 11, dans la même position qu'aux figures 5 et 8. La figure 9 représente les positions des fentes de rotor 70 et des fentes d'armature 80 après que le disque de rotor a tourné de 180 par rapport au disque d'armature. Comme on le voit, les deux spirales sont maintenant en phase et les fentes 70 du disque de rotor sont donc en correspondance ou alignées à la fois radialement et périphériquement par rapport aux fentes 80 du disque d'armature 60. La correspondance radiale est illustrée par la figure 9 ainsi que par la figure 2A. Si l'on examine la figure 2A, on peut voir que le trajet du flux est coupé ou interrompu, parce que le flux ne peut pas traverser les barrières à réluctance élevée constituées par les fentes 70 et 80 directement opposées et ne peut donc pas suivre un trajet en zigzag à travers l'intervalle

d'air 65. Dans ces conditions, un couple nul ou essentiel-

lement nul est transmis du disque de rotor 50 au disque

d'armature 60.

La figure 13 montre la position du disque de rotor 50 après que celui-ci a tourné au total de 270 par rapport 1 3 Z ov 1 au disque d'armature 60, ou de 90 par rapport à la position à couple nul représentée à la figure 9.La figure 14 montre le disque d'armature 60 dans la même position fixe qu'aux figures 5, 8 et 11, alors que la figure 12 indique la position relative des fentes 70 et 80 vues par l'arrière du disque de rotor 50, après que le disque de

rotor a tourné de 270 par rapport au disque d'armature.

Comme on le voit, les fentes de rotor 70 ne sont plus alignées radialement par rapport aux fentes d'armature 80, si bien que les pôles magnétiques de largeur radiale variable existent à nouveau entre les fentes, ce qui permet au flux de suivre un trajet en zigzag à travers l'intervalle d'air 65. Quand le disque de rotor 50 continue

à tourner graduellement depuis la position de correspon-

dance représentée à la figure 9 jusqu'à la position repré-

sentée à la figure 12, les forces de rotor 70 s'écartent progressivement davantage de l'alignement radial avec les fentes d'armature 80 et le disque de rotor 50 peut donc transmettre progressivement un couple plus élevé au disque d'armature 60. Le couple augmente graduellement jusqu'à des valeurs encore plus élevées lorsque le disque de rotor continue à tourner par rapget au disque d'armature 60, depuis la position représentée à la figure 12 jusqu'à la position représentée à la figure 3. Quand le disque de rotor atteint cette dernière position, le décalage radial entre les fentes 70 et 80 atteint à nouveau un maximum, si bien qu'un couple maximal peut être transmis au moins instantanément jusqu'à ce que le rotor continue à se déplacer vers la position représentée par les figures 6

et 7.

Lorsque le disque d'armature 60 est attiré tout d'abord dans le sens axial pour venir au contact du disque de rotor 50, il se produit un glissement entre ces deux

disques. La disposition des fentes 70 et 80 décrite ci-

dessus a pour résultat que le couple transmis par le disque 1 4 1 de rotor au disque d'armature varie depuis une valeur maximale jusqu'à zéro (ou pratiquement zéro), puis revient à une valeur maximale au cours de chaque révolution due au glissement entre le disque de rotor et le disque d'armature. De ce fait, le couple moyen transmis par le disque de rotor au disque d'armature au cours d'une période

de patinage est inférieur à celui d'un embrayage classique.

Par conséquent, la charge entraînée par le disque d'arma-

ture est amenée à la vitesse de rotation après une période de temps plus longue que ce ne serait le cas avec un

embrayage classique et l'embrayage assure donc un engage-

ment progressif avec un démarrage en douceur, plut6t que

d'embrayer complètement et brusquement en quelques milli-

secondes, comme c'est le cas avec un embrayage classique.

Par conséquent, la probabilité que la courroie patine, soit endommagée ou rompue, ou que le moteur soit ralenti ou encore que l'arbre soit endommagé se trouve réduite d'une manière significative. Et il convient de remarquer que ce résultat est atteint sans recourir à un dispositif spécial de commande électronique pour modifier

l'intensité du courant traversant l'enroulement 34.

Une fois que le disque de rotor 50 et le disque d'armature 60 ont été amenés complètement en contact l'un avec l'autre et que le patinage est terminé, les deux disques prennent les positions angulaires relatives fixes qui sont nécessaires pour transmettre le couple requis pour l'arbre de compresseur 28. Si la charge demande la transmission du couple maximal par l'embrayage 25, les disques se bloqueront l'un par rapport à l'autre dans la position de couple maximal représentée à la figure 3 et ce couple maximal sera transmis à l'arbre. Si un couple inférieur au couple maximal est demandé à l'embrayage,les deux disques peuvent se bloquer, après l'arrêt du patinage dans des positions angulaires relatives situées quelque part entre la condition de couple maximal représentée à

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1 la figure 3 et la condition de couple nulle représentée la figure 9. Par conséquent, même si le couple moyen transmis par l'embrayage est relativement faible au cours du démarrage, cet embrayage est capable de transmettre un couple élevé une fois que l'embrayage est complètement réalisé. Avec l'embrayage représenté en particulier aux figures 1 à 14, le couple maximal pouvant être transmis après embrayage complet est approximativement égal à deux fois le couple moyen transmis à chaque tour au cours du

démarrage.

Les figures 15 à 18 représentent un embrayage 25' comportant un disque de rotor 50' et un disque d'armature ', avec des fentes 70' et 80'respectivement, qui sont disposées d'une manière différente par rapport aux fentes 70 et 80 de l'embrayage 25 et qui peuvent être réalisées

sans nécessiter la création d'une disposition en spirale.

Comme le montre la figure 16, le disque de rotor 50' est constitué d'une paire de fentes radialement écartées l'une

de l'autre 70A' et d'une seconde paire de fentes radiale-

ment écartées l'une de l'autres 70A', qui sont alignées radialement et écartées diamétralement par rapport à la première paire. Chacune des fentes 70A' s'étend sur un

arc complet de 90 .

Le disque de rotor 50' comprend également deux paires de fentes arquées 70B', diamétralement écartées l'une de l'autre, qui sont disposées sur la circonférence entre les fentes 70A'. Chacune des fentes 70B' s'étend également sur un arc de 90 . Les deux fentes 70B' des deux paires sont alignées radialement l'une par rapport à l'autre, mais sont décalées radialement par rapport aux

fentes 70A'.

Le disque d'armature 60' (figure 15) est identi-

que au disque de rotor 50', et ses fentes correspondantes

ont été désignées par 80A' et 80B'.

La figure 15 représente les positions des fentes 1 de rotor 70A' et 70B' par rapport aux fentes d'armature A' et 80B' lorsque les disques de rotor et d'armature ' et 60' sont disposés angulairement l'un par rapport à l'autre, de manière à obtenir un couple nul. Lorsque les disques sont disposés ainsi, les fentes 70A' et 70B' du rotor 50B' sont disposées en alignement radial avec

les fentes 80A' et 80B' respectivement de l'armature 60'.

Du fait de cet alignement, pratiquement aucun flux n'est transmis entre le rotor et l'armature et l'embrayage ne

transmet donc essentiellement aucun couple.

La figure 16 indique les positions relatives des disques 50' et 60' après que le disque de rotor a tourné de 45 par rapport au disque d'armature. Comme on le voit,

les parties de fente de rotor 70A' correspondent radia-

lement à des parties de fente d'armature 80A', alors que d'autres parties de fente de rotor 70A' sont radialement décalées par rapport à des parties de fente d'armature 80A'. D'autre part, des parties de fente de

rotor 70B' sont radialement en correspondance avec certai-

nes parties de fente d'armature 80B', alors que d'autre parties de fente de rotor 70B' sont décalées radialement parrapport à des parties de fente d'armature 80A'. Du fait du décalage radial partiel entre les différentes parties de fente, un certain couple (c'est-à-dire environ

50% du couple) est transmis du rotor 50' à l'armature 60'.

Lorsque le rotor 50' tourne encore de 45 par rapport à l'armature 60' pour arriver à la position représentée à la figure 17, les fentes 70A' du rotor sont situées dans les mêmes quadrants que les fentes 80B' de l'armature, mais sont radialement écartées ou décalées

par rapport aux fentes 80B, sur toute leur longueur.

D'autre part, les fentes 70B' du rotor sont disposées dans les mêmes quadrants que les fentes 80A' de l'armature

tout en étant décalées radialement par rapport à celles-

ci. Compte tenu du degré élevé de décalage radial des

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1 fentes 70A' et 70B' par rapport aux fentes 80B' et 80A' respectivement, un couple maximal est transmis du rotor à l'armature, essentiellement de la même manière que déjà décrit à propos des figures 3 à 5 représentant l'embrayage 25 du premier mode de réalisation. Lorsque le disque de rotor 50' tourne encore de par rapport au disque d'armature 60' et arrive à la position représentée à la figure 18, les fentes 70A' et B' sont radialement alignées par rapport aux fentes 80A' et 80B', essentiellement de la même manière qu'à la

figure 16, si bien qu'un couple partiel est transmis.

Par conséquent, l'embrayage 25' fonctionne essentiellement de la même manière que l'embrayage 25, sauf que le couple passe d'une valeur maximale à une

valeur pratiquement nulle, puis revient à la valeur maxi-

male à chaque rotation relative de 180 , et non de 360 .

D'autre part, les fentes de l'embrayage 25' sont dispo-

sées dans des quadrants et s'étendent sur des arcs de cercle, ce qui évite la nécessité de découper des fentes en spirale. Au lieu de s'étendre sur 90 seulement,chacune des fentes 70A', 70B' et 80A' et 80B' pourrait s'étendre en réalité sur 180 . Dans ce cas, le couple passerait du maximum à zéro et reviendrait au maximum pour toute rotation relative de 360 , c'est-à-dire de la même manière

qu'avec l'embrayage 25.

Les embrayages 25 et 25' représentés aux figures

1 à 18 conviennent particulièrement bien pour entraîner -

une charge dite "à inertie". Une charge à inertie a un effet de volant, si bien que quand le couple n'est bas réellement appliqué à la charge, l'énergie accumulée dans celle-ci aura pour effet que la charge continuera à tourner sans réduction significative de vitesse, jusqu'à ce que le couple soit appliqué à nouveau à cette charge. Par conséquent, bien que le couple appliqué à la charge par l'embrayage 25 passe de zéro à un instant donné à chaque

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1 tour de patinage, cet embrayage est néanmoins capable

d'amener la charge à la vitesse requise.

Les figures 19 à 21 représentent le disque de rotor 50" et le disque d'armature 60" d'un embrayage 25" qui est particulièrement utile pour entraîner ce que l'on appelle une"charge de pompe". Une charge de pompe diffère d'une charge à inertie en ce qu'une charge de pompe ne présente aucun effet de volant significatif et tend à perdre une part notable de sa vitesse si un couple n'est pas appliqué en permanence à cette charge. Avec les embrayages 25 et 25', lorsque le couple passe par zéro à chaque tour ou à chaque demi-tour de patinage, le temps nécessaire pour amener une charge de pompe à sa vitesse maximale pourrait être excessivement long. L'embrayage 25" représenté aux figures 19 à 21 est toutefois conçu

pour que le couple varie depuis une valeur maximale jus-

qu'à une valeur minimale finie mais supérieure a zéro, au cours du démarrage. Par conséquent, le couple 25" convient mieux pour amener à sa vitesse une charge de pompe que

les embrayages 25 et 25', mais avec une certaine atténua-

tion de l'effet de démarrage en douceur, vu que le couple

moyen au cours du démarrage de l'embrayage 25" est supé-

rieur à celui obtenu avec les embrayages 25 et 25'.

Plus particulièrement, le disque d'armature 60" de l'embrayage 25" est exactement le même que celui du disque d'armature 60 de l'embrayage 25, comme on peut le voir en comparant le figure 21 à la figure 5. De de fait, les fentes 80" dans le disque d'armature 60" ont exactement la même forme, le même nombre et la même position que les fentes 80 du disque d'armature 60. Le disque de rotor " de l'embrayage 25" possède toutefois des fentes qui sont disposées d'une manière différente de celle des fentes

du disque de rotor 50.

Comme on le voit à la figure 20, le disque de rotor 50' est constitué de neuf fentes 70", qui suivent 1 essentiellement la même spirale que les huit fentes 70 du disque de rotor 50. Les fentes 70" sont toutefois de plus faible longueur que les fentes 70, sauf pour la fente intérieure 70", qui a une longueur essentiellement égale à la fente correspondante 70. D'autre part, un groupe de

fentes 70" occupe, dans le disque, une zone qui est déli-

mitée par un angle "A" (135 dans le cas présent), tandis qu'un autre groupe de fentes 70" occupe une zone égale et diamétralement opposée, délimitée par un angle "B". Les fentes 70" ne s'étendent pas dans les zones délimitées par les petits angles "C" et "D". Dans ces dernières zones il existe, au total, quatre fentes 90 qui ne s'étendent pas dans les zones délimitées par les angles A et B. Les fentes 90 sont toutes situées sur une spirale commune,qui est concentrique mais qui est décalées vers l'intérieur par rapport à la spirale définie par les fentes 70", à raison d'une distance égale à la moitié de la distance

radiale entre les fentes voisines 70".

La figure 19 montre les positions relatives des fentes de rotor 70" et 90 et des fentes d'armature 80" lorsque les disques de rotor et d'armature 70" et 90" sont disposés en position angulaire relative l'un par rapport à l'autre, de manière à obtenir un couple maximal. Ces mêmes positions relatives sont représentées en condition de non-superposition, par les figures 20 et 21. Comme on le voit, il existe un décalage radial significatif entre

les fentes de rotor 60" et les fentes d'armature 80" lors-

que les deux disques 50" et 60" sont situés comme indiqué

à la figure 19 et qu'un couple important est donc transmis.

Les fentes de rotor 90 sont toutefois en position de

correspondance radiale avec des parties de fente d'arma-

ture 80 et,par conséquent, il n'y a pas de passage de flux entre les zones du disque délimitées par les angles C et D. De ce fait, le couple maximal que peut transmettre l'embrayage 25" est inférieur au couple maximal que peut

1 transmettre l'embrayage 25.

Lorsque le disque de rotor 50" tourne depuis la position indiquée aux figures 19 et 20 et se déplace de par rapport au disque d'armature 60", les fentes de rotor 70" viennent en relation de correspondance radiale avec les fentes d'armature 80" et le couple transmis par l'embrayage diminue donc. A ce moment, toutefois, les fentes de rotor 90 sont en relation de décalage radial par rapport aux fentes d'armature 80". De ce fait,l'embrayage 25" continue à transmettre un couple d'une valeur minimale finie et le couple n'arrive jamais à zéro. Ceci permet à l'embrayage 25" d'amener à sa vitesse une charge de pompe au cours d'une période de temps acceptable mais, si on le compare à l'embrayage 25, l'embrayage 25" ne permet pas un engagement aussi progressif et n'est pas capable de transmettre un couple aussi élevé, une fois qu'il est

complètement engage.

De nombreuses charges sont, soit des"charges de pompe",soit une combinaison de charge de pompe et de

charge à inertie, et nécessitent donc un embrayage sembla-

ble à l'embrayage 25", qui maintient toujours le couple à un certain niveau minimal. Si on augmente les angles A et B, le couple maximal peut être accru et le couple minimal peut être diminué. Inversement, l'augmentation des angles C et D donne lieu à une diminution du couple maximal et à une augmentation du couple minimal. Par conséquent, l'embrayage peut être conçu sur mesure, en fonction des différentes charges, en positionnant les

fentes de manière appropriée.

On comprendra que les fentes 70A' et 70B' du disque de rotor 50' représentées aux figures 15 à 18 peuvent également être modifiées, de façon à permettre

à l'embrayage 25" d'entraîner une charge de pompe.

Ce résultat peut facilement être atteint en disposant les fentes 70A' de manière à ce qu'elles s'étendent sur plus

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de 90 et en disposant les fentes 70B' de façon à ce qu'elles s'étendent sur moins de 90 , ou vice-versa. En variante, les fentes 70A' et 70B' peuvent être disposées sur des rayons différents de ceux des fentes 80A' et 80B' respectivement, de l'armature 60'. De ce qui précède, on peut déduire que la présente invention propose un embrayage électromagnétique nouveau et amélioré, dans lequel les relations radiales entre les zones à réluctance élevée des éléments opposes en forme de disques se modifient lorsque la position

angulaire de ces éléments est modifiée. De ce fait,l'em-

brayage est capable d'assurer un engagement progressif et un démarrage en douceur et d'arriver ensuite au couple maximal, sans nécessiter une commande électronique pour modifier l'intensité du courant traversant l'enroulement

de l'embrayage.

R E V E N D I CATIONS

1. Embrayage électromagnétique comprenant un premier et un second disques disposés face à face et constitués d'un matériau magnétique à faible réluctance, ledit premier disque (50) pouvant tourner par rapport au dit second disque (60) autour d'un axe prédéterminé,chaque disque comportant des zones à réluctance magnétique élevée (70, 80), ledit embrayage étant caractérisé en ce que lesdites zones à réluctance élevée (70, 80) sont disposées et profilées de façon à ce que les zones à réluctance

élevée (70) du premier disque (50) soient alignées radiale-

ment de manière plus exacte par rapport aux zones à réluctance élevée (80) du second disque (60) lorsque le premier disque (50) se trouve dans une première position angulaire relative par rapport au second disque (60) que lorsque le premier disque (50) se trouve dans une seconde position angulaire relative par rapport au second disque (60). 2. Embrayage électromagnétique selon la

revendication 1, caractérisé en ce que les zones à réluc-

tance élevée sont disposées et profilées de façon à ce que les zones à réluctance élevée (70) du premier disque(50) soient au moins presque alignées radialement avec les zones à réluctance élevée (80) du second disque (60), lorsque le premier disque(50) se trouve dans une position angulaire relative prédéterminée par rapport au second disque (60) et sont alignées radialement moins exactement avec les zones à réductance élevée (80 du second disque (60) lorsque le premier disque (50) tourne depuis ladite position prédéterminée sur environ 180 par rapport au

second disque (60).

3. Embrayage électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones à réluctance élevée sont profilées et disposées de façon à

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1 ce que les zones à réluctance élevée (70') du premier disque (50) soient alignées radialement de manière moins exacte avec les zones à réluctance élevée (80') du second disque (60) lorsque le premier disque (50') se trouve dans une position angulaire prédéterminée par rapport au second disque (60) et soit radialement aligné plus exactement avec les zones à réluctance élevée (80') du second disque (60) lorsque le premier disque (50) tourne depuis ladite position prédéterminée et sur environ 90 par rapport au

second disque (60').

4. Embrayage électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones à réluctance élevée de chaque disque sont disposées en

spirale autour de cet axe.

5. Embrayage électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones à réluctance élevée de chaque disque sont constituées par une série de fentes écartées angulairement l'une de l'autre (70, 80), disposées sur une spirale à plusieurs tours,

dont le centre est situé sur cet axe.

6. Embrayage électromagnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les zones à réluctance élevée de l'un des disques sont disposées sur des spirales concentriques, dont le centre est situé

sur cet axe.

7. Embrayage électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque disque comprend un premier et un second groupes (70A', 80A') diamétralement écartés l'un de l'autre de zones à réluctance- élevées écartées radialement les unes des autres et disposées chacune sur la circonférence en occupant un premier angle prédéterminé, chaque disque comprenant en outre un troisième et un quatrième groupes diamétralement écartés deszones (70B', 80B') à réluctance élevée, écartées radialement les unes des autres et 1 disposées chacune sur la circonférence entre lesdits premier et second groupes et occupant sur la circonférence un second angle prédéterminé, les zones à réluctance élevée du premier et du second groupe (70A', 80A') étant décalées radialement par rapport aux zones à réluctance élevée du

troisième et du quatrième groupe (70B', 80B').

8. Embrayage électromagnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier et le

second angles prédéterminés sont égaux entre eux.

9. Embrayage électromagnétique selon la

* revendication 1, caractérisé en ce-que les zones à réluc-

tance élevée de chaque disque s'étendent en général sur

la circonférence du disque.

10. Embrayage électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque zone à

réluctance élevée s'étend en spirale autour de cet axe.

11. Embrayage électromagnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque zone à

réluctance élevée définit une spirale à plusieurs tours.

12. Embrayage électromagnétique selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque tour de cette spirale est interrompu par des zones à faible réluctance (72, 82) écartées angulairement l'une de l'autre, les zones à faible réluctance de ces tours étant alignées

entre elles.

13. Embrayage électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque zone à réluctance élevée est constituée par une fente pratiquée à travers le disque correspondant et disposée en spirale

autour de cet axe.

14. Embrayage électromagnétique selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite fente forme une spirale à plusieurs tours,interrompue par des zones

à faible réluctance magnétique (72, 82) écartées angulai-

rement les unes des autres.

1 15. Embrayage électromagnétique selon la revendication 13, caractérisé en ce que les zones à faible réluctance de chaque tour de cette spirale sont alignées angulairement par rapport aux zones à faible réluctance de chaque tour voisin. 16. Embrayage électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque disque comprend une première zone à réluctance élevée (70A',80A') s'étendant sur un premier angle prédéterminé et comprend en outre une seconde zone à réluctance élevée (70B',80B') écartées radialement et périphériquement par rapport à la première zone à réluctance élevée et s'étendant sur

un second angle prédétermine.

17. Embrayage électromagnétique selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque disque comprend une troisième zone à réluctance élevée (70A', A') écartée diamétralement et alignée radialement avec ladite première zone à réluctance élevée (70A',80A') et comprend, en outre, une quatrième zone à réluctance élevée (70B', 80B') écartée diamétralement et alignée radialement avec la seconde zone à réluctance élevée

(70B', 80B').

18. Embrayage électromagnétique selon la revendication 17, caractérisé en ce que la première et la troisième zones à réluctance élevée (70A', 80A') de chaque disque occupent respectivement le premier et le troisième quadrant diamétralement opposés du disque, tandis que la seconde et la quatrième zones à réluctance

élevée (70B', 80B') de chaque disque occupent respective-

ment le second et le quatrième quadrant du disque diamé-

tralement opposés.

19. Embrayage électromagnétique selon la

revendication 1, sous forme d'un embrayage électromagnéti-

que, ledit premier disque (50) étant un élément d'entraî-

nement et ledit second disque (60) étant un élément

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1 entraîné.

20. Embrayage électromagnétique selon la.

revendication 19, caractérisé en ce que les zones à réluctance élevée de chaque élément sont disposées en spirale autour de cet axe, que les zones à réluctance élevée (80") de chaque élément (60") coïncident avec des parties d'une spirale simple à plusieurs tours, dont le centre est situé sur cet axe, que les zones à réluctance élevée (70", 90) de l'autre élément (50") coincident avec des parties de plusieurs spirales concentriques à

plusieurs tours ayant leurs centres situés sur cet axe.