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L'invention concerne un accouplement variable ou frein à fric- tion comportant au moins deux éléments d'accouplementdont l'un peut être déplacé par la force d'un aimant permanent afin d'être accouplé à l'autre élément .
On connait des accouplements qui sont mis en prise par l'excita- tion d'un électro-aimant. L'emploi d'électro-aimants pour la commande des accouplements et des freins présente d'une part l'avantage de simplifier considérablement la commande dudit accouplement o u frein. Il présente cependant l'inconvénient de rendre toujours nécessaire une source de courant, et de permettre le desserrage de l'accouplement ou du frein en cas d'inter- ruption du courant dans 1'électro-aimante
Les accouplements et les freins connus présentent en outre l'in- convénient de rendre nécessaire pour leur commande une force relativement importante ou une course relativement grandeo Pour cette raison, on a dé- jà proposé des freins dans lesquels le freinage est produit par des ressorts , et dans lesquels un électro-aimant est prévu pour desserrer le frein.
Ceci présente toutefois l'inconvénient que l'électro-aimant doit travailler, au moment du desserrage du frein, contre la force des ressorts, à travers en entrefer. Un électro-aimant puissant et par conséquent une source de courant relativement importante sont par suite nécessaireso
L'objet de la présente invention est un accouplement ou un frein qui peut être aisément manoeuvré sans nécessiter de source de cou- ' rant électrique, et dont le fonctionnement est indépendant des influences externes, telles que par exemple la coupure de l'amenée de courant, ou une défaillance de la source de courant, si bien que son fonctionnement est toujours sûro
L'accouplement ou le frein conforme à l'invention est caractéri- sé par un organe de commande,,
qui peut être déplacé perpendiculai - r e m e n t a u x 1 i g n e s d e f o r c e d'u champ m a g - nétique, et qui sert à faire varier le flux magnétique d'un aimant perma- nent. Le déplacement axial de l'élément d'accouplement est donc produit, conformément à l'invention, par la force d'un aimant permanent, qui peut être réglée par l'organe de commande mobile. Le déplacement de l'organe de commande perpendiculairement aux lignes de force peut être effectué par une force relativement faible. On arrive ainsi à pouvoir contrôler les forces magnétiques importantes nécessaires à l'accouplement ou au freinage par des forces mécaniques relativement faibles.
Les accouplements ou les freins mécaniques connus présentent en outre l'inconvénient de nécessiter un réglage lorsque les garnitures de friction s'usent. Cet inconvénient peut être évité dans le cas d'un accouplement ou d'un frein conforme à l'invention par!, la disposition sui- vante : les pièces perméables qui servent à guider les lignes de force magnétiques, et qui forment les surfaces de guidage pour l'organe de comman- de mobile, font saillie au-delà dudit organe de commande, de telle sorte que celui-ci peut être déplacé à l'intérieur de ces surfaces de guidage d'une quantité déterminée appropriée, correspondant au moins environ à l'usure possible des éléments de l'accouplement, et cela sans modifier sensible- ment le flux magnétique.
L'accouplement ou le frein conforme à l'invention peut donc être pourvu de moyens simples rendant le fonctionnement de l'orga- ne de commande indépendant de toute modification, due à l'usure, de la position des éléments de l'accouplement au moment de l'accouplement ou du freinage.
Dans une forme de réalisation de la présente invention, l'aimant
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permanent est monté de façon à pouvoir être déplacé dans les pièces aimanta- bles où se ferment ses lignes de force. Lorsque ledit aimant permanent est sorti hors de ces pièces perméables, perpendiculairement à ses lignes de force ,le champ magnétique qui provoque la liaison par frottement entre les éléments d'accouplement , disparaît, de telle sorte que l'accouple- ment ou le freinage cesse.
Dans une autre forme de réalisation de la présente invention, un anneau de court-circuit est disposé, de façon à pouvoir être déplacé axialement, dans l'élément de l'accouplement renfermant l'aimant perma- nent, et il sert à court-circuiter les lignes de force magnétiqueso Cet anneau permet de court-circuiter les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent à l'intérieur de l'élément de l'accouplement qui ren- ferme ledit aimant permanent, si bien que ces lignes ne sont plus guidées dans les pièces perméables de l'autre élément de l'accouplement, d'où il récite un desserrage de l'accouplement ou du frein.
Dans une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, les pièces aimantables dans lesquelles se referment les lignes de force magnétiques sont constituées par des éléments mobiles en sens inverse.
Une pièce perméable mobile de ce type peut être réalisée de façon à con- stituer un organe interrupteur, dont le déplacement produit une coupure du flux magnétique, ce qui rend possible la commande de l'accouplement ou du frein par des forces mécaniques faibles, ainsi qu'on l'a décrit plus haut.
On obtient une réalisation particulièrement simple en donnant aux pièces perméables qui guident le flux magnétique une forme annulaire, et en les pourvoyant de surfaces cylindriques parallèles à l'axe de l'accouplement ou du frein, le long desquelles peuvent être déplacés des organes de commande annulaires. Ces organes de commande ne doivent être déplacés parallèlement à l'axe qu'au moment de la commande de l'accou- plement ou du freino
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté sché- matiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'accouple- ment ou du frein conforme à l'invention.
La figure I est une coupe longitudinale d'un accouplement con- forme à l'invention, dans lequel l'aimant permanent est mobileo
La figure 2 est une coupe longitudinale d'un accouplement pour- vu d'une bague de court-circuit mobile et d'une bague de coupure également mobile.
La figure 3 représente un dispositif qui peut fonctionner en même temps comme frein et comme accouplement, et qui est pourvu de bagues de coupures mobiles.
L'accouplement représenté sur la figo 1 permet d'accoupler deux arbres 1 et 2. L'un des éléments 3 de l'accouplement est fixé sur l'arbre 1 au moyen de vis 4 et de clavettes engagées dans des rainures 4'. L'une des faces externes annulaires de l'élément 3 de l'accouplement est pourvue d'une garniture de friction 5. L'élément 3 de l'accouplement est réalisé de préférence en un matériau aimantable, et il présente un évidement annu- laire dans lequel est diposée une bague de fer doux 6 ayant une section en U.
Sur l'arbre 2 est monté un élément d'accouplement dont l'ensem- ble est désigné par le chiffre de référence 7, et qui présente un moyeu 8, qui est solidaire en rotation de cet arbre 2, mais qui peut être déplacé
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axialement sur ce même arbre. Sur la surface extérieure cylindrique du moy- eu 8 est fixé un logement pour un aimant permanent 12, ce logement étant constitué de deux bagues de fer doux concentriques 9 et 10, qui sont reliées entre elles par une bague non aimantable 11.L'aimant permanent annulaire 12 est aimanté radialement par rapport à l'axe de l'arbre 2, et il est mon- té de façon à pouvoir être déplacé parallèlement à cet arbre, de façon à pouvoir être sorti du logement 9, 10, 11 par des moyens qui ne sont pas représentés au dessin, et à pouvoir y être réintroduit.
Sur la surface ex- térieure cylindrique de la bague de fer doux externe 10 est montée une couronne 13, qui constitue l'organe de friction de l'élément 7 de l'accou- plement, et dont la face 13' vient au contact de la garniture de friction 5 de l'élément 3 au moment de l'accouplement.
Les bagues de fer doux 9 et 10 sont constituées .et montées de façon à être les prolongements directs des branches 6' de la bague 6 de l'élément 3, qui a une section en Uo Les bagues 9 et 10 viennent en re- gard desdites branches 6' de telle sorte que des faces adjacentes des ba- gues 9 et 10 et des branches 6' se touchent lorsque la face 13' de l'élé- ment 7 appuie contre la garniture de friction de l'élément 3. Lorsque l'ac- couplement est en prise il y a donc formation, pour les lignes de force de l'aimant permanent 12, d'un chemin pratiquement exempt d'entrefer.
Les bords des bagues 9 et 10 opposés aux branches 6' dépassent axialement l'aimant permanent 12 d'une longueur qui correspond à l'usure possible de la garni- ture de friction, si bien que c'est la force totale de l'aimant' qui s'exer- ce même lorsque les organes de commande, non représentés, ne l'enfoncent plus jusqu'au contact de la bague non magnétique 11 du logement 9, 11, 10.
Pour limiter le déplacement axial de l'élément 7 de l'accouple- ment, l'arbre 2 est pourvu d'une bague d'arrêt 14. On peut aussi prévoir des ressorts, non représertés sur le dessin, qui poussent l'élément 7 de l'accou- plement contre la bague' d'arrêt 14. Ces ressorts peuvent être très faibles, car ils n'ont à surmonter que la rémanence des pièces en fer doux 9,10 et 60 On peut aussi cependant renoncer absolument à ces ressorts.
Au moment de l'accouplement, 1 aimant permanent annulaire 12 est poussé dans le logement formé par les pièces en fer doux 9 et 10 et par la bague 11. Ses lignes de force magnétiques se referment alors à travers les pièces en fer doux 9 et 10 et la bague en fer doux 60 Les bagues de fer doux 9 et 10 sont attirées contre la bague de fer doux 6 par les forces magnétiques ainsi produiteso En même temps, l'ensemble de l'élément 7 de l'accouplement est déplacé axialement sur l'arbre 2, jusqu'à ce que la face 13' de l'élément 7 touche la garniture de friction 5 de l'élément 3 et que l'accouplement soit ainsi en prise. Au moment du débrayage de l'accouple- ment, il suffit de sortir l'aimant permanent annulaire 12 de son logement 9, 10, 11.
Ceci supprime le champ magnétique dans les bagues de fer doux 9, 10, 6, ainsi, par suite, que 1 attraction entre les deux éléments de l'ac- couplemnt. Il subsiste au plus entre ces deux éléments une force d'attrac- tion pratiquement insignifiante, qui est due à la rémanence des .bagues de fer doux. Cette force ne suffit cependant pas pour produire une liaison par friction entre la surface 13' et la garniture 5, si bien que l'accouple- ment est débrayé par l'extraction de l'aimant permanent annulaireo Si l'on prévoit en outre des ressorts, comme on l'a indiqué ci-dessus, l'élément 7 de l'acoupolement est poussé contre la bague d'arrêt 14 par la force de ces ressorts, et l'on supprime totalement le contact entre les surfaces de friction en regard.
La figure 2 représente un autre exemple de réalisation de l'ob- jet de l'invention. Les éléments de cette forme de réalisation qui corres- pondent à des éléments de la forme de réalisation représentée sur la figure l,
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ont été repérés par des chiffres de référence qui ont été augmentés de 100 par rapport aux chiffres de référence correspondants de la figure l. Les arbres :ci accoupler sont par suite repérés 101 et 102, les éléments corres- pondants de l'accouplement, considérés dans leur ensemble, portant les ré- férences 103 et 107.
L'élément 107 comprend également un moyeu 108, deux bagues de fer doux 109 et 110, entre lesquelles est disposé un aimant per- manent annulaire 112, solidaire de ces bagues de fer doux, et une couronne de friction-113, pourvue d'une surface de friction 113'. Contrairement à l'élément 7 de la figure 1 , l'élément 107 comporte un aimant permanent annulaire 112 qui n'est pas mobile , mais constitue un élément actif de cet élément 107.Les deux bagues de fer doux 109 et 110 forment, comme sur la figure 1, un logement annulaire 115 pour une bague de fer doux 116, qui peut être déplacée sur la surface extérieure cylindrique du moyeu 108 et de la bague 109.
Comme l'aimant permanent 12, l'aimant permanent 112 est aussi aimanté radialement par rapport à l'axe de l'arbre 102, de telle sorte que les lignes de force dudit aimant sont gpidées par les bagues de fer doux 109 et 110 suivant la ligne en traits interrompus. Dans le cas où 1''aimant permanent annulaire 112 est en un matériau qui ne convient pas pour un élément actif soumis à des contraintes statiques, les bagues 109 et 110 peuvent être assemblées par une bague 111' en un matériau non mag- nétique.
Comme l'élément 107, l'élément 103 comprend également un moyeu 117, deux bagues de fer doux concentriques 118 et 119 qui peuvent être as- semblées au moyen d'une bague non magnétique 111. Sur la surface extérieure cylindrique de la bague 119 en fer doux est fixée une couronne 120, qui porte une garniture de friction 105.
Les deux bagues de fer doux 118 et 119 forment avec la bague non magnétique 111 un logement, homologue du logement 115, et destiné à recevoir une bague de fer doux 121, qui peut être déplacée sur la surface cylindrique externe du moyeu 117 et de la bague de fer doux 118. Les ba- gues de fer doux 118 et 119 sont disposées par rapport aux bagues de fer doux 109 et 110 de l'élément 107 de façon à ce que leurs faces tournées vers l'élément 107 touchent les faces correspondantes des bagues 109 et 110, lorsque la surface de friction 113' de l'élément 107 est poussée con- tre la garniture de friction 105 de l'élément 103 de l'accouplement.
Pour concentrer les lignes de force magnétiques dans les bagues de fer doux, les pièces 108, 113, 117 et 120 sont réalisées en un matériau non aimantable. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'élé- ment 103 de l'accouplement est assemblé avec l'arbre 101 par une vis 104 et un clavetage 104', tandis que le déplacement axial de l'élément 107 sur l'arbre 102 est limité par une bague d'arrêt 114.
La forme de réalisation représentée à la figure 2 offre deux possibilités différentes pour la commande de l'accouplement, qui peuvent être employées séparément ou concurremmento Lorsque les bagues 116 et 121 sont dans la position représentée sur la figure 2, les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent 112 traversent les bagues 110, 119, 121, 118 et 109, comme l'indique la ligne en traits interrompus 122.
Il en ré- sulte une attraction de l'élément 107 contre l'élément 1030 Il est alors possible de débrayer l'accouplement en poussant la bague 116 dans le loge- ment 115. Ladite bague 116 court-circuite alors les lignes de force magné- tiques de l'aimant permanent 112 placé dans l'élément 107, si bien que, pra- tiquement, aucune ligne de force ne parvient plus dans les bagues dé fer doux 118 et 119. et que l'attraction entre les deux éléments 103 et 107 cesse.
On peut cependant obtenir le même résultat en poussant la bague 121 dans la direction de la flèche 123, de façon à la faire sortir de l'espace
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annulaire compris entre les bagues de fer doux 118 et 119, et à couper ain- si le flux magnétiqueo On parvient à supprimer d'une façon particulièrement efficace l'attraction entre les deux éléments de l'accouplement en déplà- çant simultanément les deux bagues 116 et 121 dans la direction de la flè- che 123.Comme on peut le voir sur la figure 2, le déplacement de ces deux pièces a lieu perpendiculairement aux lignes de force magnétiques, si bien qu'il ne nécessite qu'un force relativement faible.
La figure 3 représente un dispositif qui fonctionne aussi bien comme frein que comme accoplement. Les chiffres de référence des éléments de ce dispositif qui correspondent à des éléments représentés sur la figu- re 1 sont augmentés de 200, tandis que les chiffres de référence des élé- ments qui correspondent à certains éléments de la forme de réalisation de la figure 2, le sont de 100.
Un élément d'accouplement, dont l'ensemble est repéré par 207, est monté sur un arbre 202 de façon à en être solidaire en rotation, mais à pouvoir être déplacé axialement sur lui.D'un côté de cet élément 207 est monté, sur l'arbre 202, un élément d'accouplement, repéré dans son ensemble par 203, qui peut tourner sur cet arbre 202, mais est immobilisé axialement par rapport à lui, et qui est solidaire d'un pignon d'entraînement 2250 De l'autre côté de l'élément 207 est monté un élément d'accouplement, dont l'ensemble est repéré par 303, qui est fixé rigidement par exemple au bâti de la machine, et qui' sert d'organe de freinage.L'élé- ment 203 est constitué par un moyeu 217 et par deux bagues de fer doux 218 et 219,
qui sont assemblées par une bague non magnétique 2110
Sur la surface cylindrique externe de la bague de fer doux 219 est montée une couronne 220 pourvue d'une garniture de friction 205. Dans un logement formé par les bagues de fer doux 218 et 219 et par la bague non magnétique 211 est montée une bague de fer doux 221, qui peut être dé- placée axialement sur la surface cylindrique externe de la bague 218 et du moyeu 2170
L'élément 303 de l'accouplement qui 3ert de mâchoire de frein est également constitué, de façon analogue, par une pièce centrale 317, solidaire par exemple du bâti de la machine, par deux bagues de fer doux 318 et 319, qui sont assemblées par une bague non magnétique 311, et par une couronne 320, dont la face tournée vers l'élément 207 porte une garni- ture dé friction 2050 Dans ce cas également,
les bagues de fer doux 318, 319 forment avec la bague non magnétique 311 un logement pour une bague 321, mobile axialemento
L'élément 207 est constitué par un moyeu 208, par deux bagues de fer doux 209 et 210, qui sont assemblées par un aimant permanent annu- laire 212, et par une couronne de friction 213, comportant deux surfaces de friction 213' et 213"o Les bagues de fer doux concentriques 209 et 210, 218 et 21,9, 318 et 319 des trois éléments 207, 203 et 303, sont disposées de façonà êtredeans le prolongement direct les unes des autresLeurs faces en regard sont placées de façon à se toucher lorsque les surfaces de friction homologues des différents éléments de l'accouplement sont pressées les unes contre les autres.
Lorsque les bagues de fer doux mobiles 221 et 321 sont dans la position représentée sur la figure 3, les lignes de force de l'aimant per- manent 212 se ferment à travers les bagues 210, 319, 321, 318 et 209, donc à travers l'élément 303, si bien que l'élément 207 est attiré contre l'élé- ment 3030 L'élément 207, ainsi donc que l'arbre 202, sont par suite freinés. Si l'é- lément 203 est entraîné, dans ce cas, par un moteur, non représenté au des- sin, par l'intermédiaire du pignon d'entraînement 225, l'élément 203 de
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l'accouplement tourne librement autour de l'arbre 202, sans toutefois en- trainer celui-ci.
Lorsque les deux bagues de fer doux 221 et 321 sont poussées dans la direction de la flèche 223, le flux magnétique à travers l'élément 303 est coupé, et il se ferme par les bagues 219,221 et 218, à travers l'élément 203. Il en résulte une attraction de l'élément 207 vers l'élément 203, ainsi donc que l'accouplement de ces deux éléments. L'arbre 202 tour- ne alors avec l'élément 2030
La forme de réalisation représentée sur la figure 3 peut être également modifiée de façon telle que les aimants permanents servant soit de bague mobile soit de bague d'assemblage entre les bagues de fer doux, sont disposés dans les éléments 203 et 303, tandis que les bagues de fer doux 209 et 210 forment une seule pièce dans l'élément 207.
Le dispositif dont plusieurs formes de réalisation viennent d'être décrites peut être employé de la même façon pour les embrayages à disques.
Toutes les formes de réalisation de l'objet de l'invention peuvent être aussi munies d'aimants permanents à aimantation axiale, dont les parties perméables doivent alors avoir une constitution appropriée.
Comme matériau pour les aimants permanents on utilise de pré- férence un matériau céramique à base de polyoxydes de fer, de barium ou d' autres métaux , car le champ coercitif particulièrement élevé de ces ai- mants présente un intérêt particulier pour l'objet de la présente invention, afin d'éviter la désaimantation de l'aimant permanent lors des coupures du flux magnétique.
Les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits ont été représentés d'une façon simplifiée et schématique sur le dessin annexé. Dans la réalisation pratique par exemple de l'accouplement représenté sur la fi- gure 1, on prévoit en outre dans l'élement 7 de l'accouplement, un blindage pour l'aimant permanent annulaire mobile 12, qui n'a pas été représenté sur ce dessin, et dans lequel l'anneau 12 est poussé lorsqu'on le sort du loge- ment 9, 10, 11. On évite ainsi la désaimantation de l'aimant annulaire 12 lorsque l'accouplement est débrayé, et l'on supprime les champs de disper- sion sortant de cet aimante
Dans les formes de réalisation représentées au dessin annexé, l'organe de commande est mobile axialement, mais ceci n'est qu'une forme de réalisation particulière.
On peut aussi concevoir que cet organe de commande présente un autre degré de liberté, par exemple qu'il peut tour- ner autour de l'arbre 20 Ceci peut être réalisé par exemple en divisant chacune des bagues de fer doux 9 et 10 représentées sur la figure 1, suivant un plan de l'élément 7 perpendiculaire à l'arbre 2, en deux éléments de bagues qui peuvent tour- ner l'un par rapport à l'autre, et qui ne peuvent se toucher que par des saillies réparties de façon régulièreo On peut y parvenir par exemple en donnant aux bords en regard de ces éléments de bagues la forme approxima- tive d'une denture, dont les dents ne seraient pas pointues mais se termi- neraient par des surfaces perpendiculaires à l'arbre 2.
Les éléments de bagues tournés vers l'élément 3 de l'accouplement sont assemblés mécani- quement, comme on l'a représenté sur la figure 1, par une bague non magné- tique 11, tandis que les autres éléments de bagues le sont par l'aimant permanent annulaire 12, et sont montés avec celui-ci dans l'élément 7 de l'accouplement de façon à pouvoir tourner autour de l'arbre 2.
Lorsque les éléments de bagues renfermant l'aimant permanent 12 sont tour-
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nés par rapport à ceux renfermant la bague 11 de façon que les extrémités des dents de ces éléments de bagues sont en contact, les lignes de force magnétiques peuvent se refermer à travers la bague de fer doux 6 de l'élé- ment 3 de l'accouplement. Lorsque l'on tourne les éléments de bagues renfer- mant l'aimant permanent 12 de façon à ce que les extrémités des dents de ces éléments de bagues viennent en regard des creux des dents des éléments de bagues réunis à la bague 11, le flux magnétique est coupé.
Pour réaliser une blindage de l'aimant permanent annulaire 12 lorsque l'accouplement est débrayé, on peut disposer un anneau de court- circuit approprié de l'autre côté des éléments de bagues renfermant ledit aimant permanent annulaire 120 Les bords en regard des éléments de bagues renfermant l'aimant permanent annulaire 12 et de la bague de court-cir- cuit peuvent présenter également des dents de la façon décrite ci-dessus, de telle sorte que les extrémités de ces dents soient en face les unes des autres lorsque l'accouplement est débrayé et inversemento
Suivant une variante de cette dernière forme de réalisation, l'aimant annulaire est constitué par différents segments séparés par des parties non magnétiques, et qui sont reliés à des pièces de fer doux appro- priées, également séparées les unes des autres, si bien que,
en faisant tour- ner cet anneau, on peut amener les pièces de fer doux soit au oontact des éléments de fer doux d'une bague présentant une structure alternée analogue, soit au contact des éléments non magnétiques de cette même bague, qui sont intercalés entre ses éléments de fer doux.
REVENDICATIONS.
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y appor- ter tous perfectionnements ou modifications qui nous paraîtraient néces- saires, nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative :
1 - Accouplement variable ou frein à friction comportant au moins deux éléments d'accouplement, dont l'un peut être déplacé par la for- ce d'un aimant permanent afin d'être accouplé à 1 autre élément, oaraoté- risé par au moins un organe de commande, qui peut être déplacé perpendicu- lairement aux lignes de force du champ magnétique de façon à faire varier le flux magnétique de l'aimant permanento
2 - Accouplement variable ou frein à friction suivant 1,
carac- térisé par le fait que les pièces perméables qui servent à guider les lig- nes de force magnétiques et qui forment les surfaces de guidage pour l'or- gane de commande mobile, font saillie au-delà dudit organe de commande, de façon à pouvoir *placer celui-ci sur ces surfaces de guidage d'une quan- tité déterminée correspondant au moins à peu près à l'usure possible des éléments de l'accouplement, sans modifier de façon importante le flux mag- nétique.
3 - Accouplement variable ou frein à friction suivant 1 et 2, caractérisé par le fait que l'aimant permanent est monté de façon à pouvoir se déplacer par rapport aux pièces aimantables où se ferment ses lignes de force.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The invention relates to a variable coupling or friction brake comprising at least two coupling elements, one of which can be moved by the force of a permanent magnet in order to be coupled to the other element.
Couplings are known which are engaged by the excitation of an electromagnet. The use of electromagnets for controlling the couplings and the brakes has, on the one hand, the advantage of considerably simplifying the control of said coupling or brake. However, it has the drawback of making a current source always necessary, and of allowing the coupling or the brake to be released in the event of an interruption of the current in the electromagnet.
The known couplings and brakes also have the drawback of making it necessary for their control to have a relatively large force or a relatively large stroke. For this reason, brakes have already been proposed in which the braking is produced by springs. , and in which an electromagnet is provided to release the brake.
However, this has the drawback that the electromagnet must work, when the brake is released, against the force of the springs, through an air gap. A strong electromagnet and therefore a relatively large current source are therefore necessary.
The object of the present invention is a coupling or a brake which can be easily operated without requiring an electric current source, and whose operation is independent of external influences, such as, for example, cutting off the power supply. current, or a failure of the current source, so that its operation is always safe.
The coupling or the brake according to the invention is characterized by a control member ,,
which can be moved perpendicularly to the strength of a magnetic field, and which serves to vary the magnetic flux of a permanent magnet. The axial displacement of the coupling element is therefore produced, according to the invention, by the force of a permanent magnet, which can be regulated by the movable control member. The movement of the controller perpendicular to the lines of force can be effected by a relatively small force. It is thus possible to be able to control the large magnetic forces necessary for coupling or braking by relatively weak mechanical forces.
The known mechanical couplings or brakes also have the drawback of requiring adjustment when the friction linings wear out. This drawback can be avoided in the case of a coupling or a brake according to the invention by the following arrangement: the permeable parts which serve to guide the magnetic lines of force, and which form the surfaces of guide for the movable control member, protrude beyond said control member, so that the latter can be moved within these guide surfaces by an appropriate determined quantity, corresponding at least approximately to the possible wear of the coupling elements, without significantly changing the magnetic flux.
The coupling or the brake according to the invention can therefore be provided with simple means making the operation of the control unit independent of any modification, due to wear, of the position of the elements of the coupling to the moment of coupling or braking.
In one embodiment of the present invention, the magnet
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permanent is mounted so that it can be moved in the magnetic parts where its lines of force are closed. When said permanent magnet is released from these permeable parts, perpendicular to its lines of force, the magnetic field which causes the frictional connection between the coupling elements disappears, so that the coupling or the braking ceases. .
In another embodiment of the present invention, a shorting ring is axially movable in the coupling member enclosing the permanent magnet, and it serves as a short-circuit. circuit the magnetic lines of force o This ring makes it possible to short-circuit the magnetic lines of force of the permanent magnet inside the element of the coupling which encloses the said permanent magnet, so that these lines are not more guided in the permeable parts of the other element of the coupling, from where he recites a release of the coupling or the brake.
In another embodiment of the object of the invention, the magnetizable parts in which the magnetic lines of force are closed are formed by elements movable in the opposite direction.
A movable permeable part of this type can be produced so as to constitute a switch member, the displacement of which produces a cut-off of the magnetic flux, which makes it possible to control the coupling or the brake by low mechanical forces, thus as described above.
A particularly simple embodiment is obtained by giving the permeable parts which guide the magnetic flux an annular shape, and by providing them with cylindrical surfaces parallel to the axis of the coupling or of the brake, along which can be moved control members. annulars. These actuators must not be moved parallel to the axis until the coupling or brake is actuated.
By way of example, several embodiments of the coupling or the brake according to the invention have been described below and shown schematically in the accompanying drawing.
Figure I is a longitudinal section of a coupling in accordance with the invention, in which the permanent magnet is movable.
FIG. 2 is a longitudinal section of a coupling provided with a movable short-circuit ring and a also movable cut-off ring.
FIG. 3 shows a device which can function simultaneously as a brake and as a coupling, and which is provided with movable cut-off rings.
The coupling shown in FIG. 1 makes it possible to couple two shafts 1 and 2. One of the elements 3 of the coupling is fixed on the shaft 1 by means of screws 4 and keys engaged in grooves 4 '. One of the annular outer faces of the element 3 of the coupling is provided with a friction lining 5. The element 3 of the coupling is preferably made of a magnetizable material, and it has an annular recess. area in which is disposed a soft iron ring 6 having a U-shaped section.
On the shaft 2 is mounted a coupling element, the assembly of which is designated by the reference numeral 7, and which has a hub 8, which is integral in rotation with this shaft 2, but which can be moved.
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axially on the same shaft. On the cylindrical outer surface of the hub 8 is fixed a housing for a permanent magnet 12, this housing consisting of two concentric soft iron rings 9 and 10, which are interconnected by a non-magnetizable ring 11. permanent annular 12 is magnetized radially with respect to the axis of the shaft 2, and it is mounted so that it can be moved parallel to this shaft, so that it can be removed from the housing 9, 10, 11 by means of means which are not shown in the drawing, and which can be reintroduced.
On the cylindrical outer surface of the outer soft iron ring 10 is mounted a crown 13, which constitutes the friction member of the element 7 of the coupling, and whose face 13 'comes into contact with the friction lining 5 of the element 3 at the time of coupling.
The soft iron rings 9 and 10 are made and mounted so as to be the direct extensions of the branches 6 'of the ring 6 of the element 3, which has a Uo section. The rings 9 and 10 come in view said branches 6 'so that adjacent faces of rings 9 and 10 and branches 6' touch each other when face 13 'of element 7 bears against the friction lining of element 3. When the coupling is engaged there is therefore formation, for the lines of force of the permanent magnet 12, a path practically free of air gap.
The edges of the rings 9 and 10 opposite the legs 6 'axially project the permanent magnet 12 by a length which corresponds to the possible wear of the friction lining, so that this is the total force of the friction lining. magnet 'which is exerted even when the control members, not shown, no longer push it in until contact with the non-magnetic ring 11 of the housing 9, 11, 10.
In order to limit the axial displacement of the element 7 of the coupling, the shaft 2 is provided with a stop ring 14. It is also possible to provide springs, not shown in the drawing, which push the element. 7 of the coupling against the stop ring 14. These springs can be very weak, because they only have to overcome the remanence of the soft iron parts 9,10 and 60. these springs.
At the time of coupling, 1 annular permanent magnet 12 is pushed into the housing formed by the soft iron parts 9 and 10 and by the ring 11. Its magnetic lines of force then close through the soft iron parts 9 and 10 and the soft iron ring 60 The soft iron rings 9 and 10 are attracted against the soft iron ring 6 by the magnetic forces thus produced o At the same time, the whole of the element 7 of the coupling is moved axially on the shaft 2, until the face 13 'of the element 7 touches the friction lining 5 of the element 3 and the coupling is thus engaged. When the coupling is disengaged, it suffices to remove the annular permanent magnet 12 from its housing 9, 10, 11.
This suppresses the magnetic field in the soft iron rings 9, 10, 6, as well as the attraction between the two elements of the coupling. At most there remains between these two elements a practically insignificant force of attraction which is due to the persistence of the soft iron rings. This force is not sufficient, however, to produce a friction connection between the surface 13 'and the lining 5, so that the coupling is disengaged by the extraction of the annular permanent magnet. springs, as indicated above, the element 7 of the coupling is pushed against the stop ring 14 by the force of these springs, and the contact between the friction surfaces is completely eliminated by look.
FIG. 2 represents another exemplary embodiment of the object of the invention. The elements of this embodiment which correspond to elements of the embodiment shown in Figure 1,
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have been identified by reference numerals which have been increased by 100 from the corresponding reference numerals in Figure 1. The shafts: ci to couple are consequently marked 101 and 102, the corresponding elements of the coupling, considered as a whole, bearing the references 103 and 107.
Element 107 also comprises a hub 108, two soft iron rings 109 and 110, between which is disposed an annular permanent magnet 112, integral with these soft iron rings, and a friction ring-113, provided with a friction surface 113 '. Unlike element 7 of Figure 1, element 107 comprises an annular permanent magnet 112 which is not movable, but constitutes an active element of this element 107. The two soft iron rings 109 and 110 form, as in Figure 1, an annular housing 115 for a soft iron ring 116, which can be moved on the cylindrical outer surface of the hub 108 and the ring 109.
Like the permanent magnet 12, the permanent magnet 112 is also magnetized radially with respect to the axis of the shaft 102, so that the lines of force of said magnet are guided by the soft iron rings 109 and 110 following the dashed line. In the event that the annular permanent magnet 112 is of a material which is unsuitable for an active element subjected to static stresses, the rings 109 and 110 may be assembled by a ring 111 'of a non-magnetic material.
Like element 107, element 103 also includes a hub 117, two concentric soft iron rings 118 and 119 which can be joined by means of a non-magnetic ring 111. On the cylindrical outer surface of ring 119 made of soft iron is fixed a crown 120, which carries a friction lining 105.
The two soft iron rings 118 and 119 form with the non-magnetic ring 111 a housing, homologous to the housing 115, and intended to receive a soft iron ring 121, which can be moved on the outer cylindrical surface of the hub 117 and of the soft iron ring 118. The soft iron rings 118 and 119 are arranged relative to the soft iron rings 109 and 110 of the element 107 so that their faces facing towards the element 107 touch the corresponding faces. of the rings 109 and 110, when the friction surface 113 'of the element 107 is pushed against the friction lining 105 of the element 103 of the coupling.
To concentrate the magnetic lines of force in the soft iron rings, the parts 108, 113, 117 and 120 are made of a non-magnetizable material. As in the embodiment of FIG. 1, the element 103 of the coupling is assembled with the shaft 101 by a screw 104 and a key 104 ', while the axial displacement of the element 107 on the shaft 102 is limited by a stop ring 114.
The embodiment shown in figure 2 offers two different possibilities for controlling the coupling, which can be used separately or concurrently. When the rings 116 and 121 are in the position shown in figure 2, the magnetic lines of force of the permanent magnet 112 passes through the rings 110, 119, 121, 118 and 109, as indicated by the dotted line 122.
This results in an attraction of the element 107 against the element 1030. It is then possible to disengage the coupling by pushing the ring 116 into the housing 115. Said ring 116 then short-circuits the magnetic lines of force. - ticks of the permanent magnet 112 placed in the element 107, so that, practically, no line of force no longer reaches the soft iron rings 118 and 119. and the attraction between the two elements 103 and 107 cease.
However, the same result can be obtained by pushing the ring 121 in the direction of the arrow 123, so as to make it come out of the space.
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annular between the soft iron rings 118 and 119, and thus to cut off the magnetic flux. The attraction between the two elements of the coupling is removed in a particularly effective way by simultaneously moving the two rings 116 and 121 in the direction of arrow 123. As can be seen in Fig. 2, the displacement of these two parts takes place perpendicular to the magnetic lines of force, so that it only requires a relatively low.
FIG. 3 shows a device which functions both as a brake and as a docking. The reference numerals of the elements of this device which correspond to elements shown in figure 1 are increased by 200, while the reference numerals of the elements which correspond to certain elements of the embodiment of figure 2 , are 100.
A coupling element, the assembly of which is marked 207, is mounted on a shaft 202 so as to be integral with it in rotation, but to be able to be displaced axially on it. On one side of this element 207 is mounted, on the shaft 202, a coupling element, marked as a whole by 203, which can rotate on this shaft 202, but is immobilized axially with respect to it, and which is integral with a drive pinion 2250 De l 'On the other side of the element 207 is mounted a coupling element, the whole of which is marked by 303, which is rigidly fixed for example to the frame of the machine, and which' serves as a braking member. - ment 203 consists of a hub 217 and two soft iron rings 218 and 219,
which are assembled by a non-magnetic ring 2110
On the outer cylindrical surface of the soft iron ring 219 is mounted a crown 220 provided with a friction lining 205. In a housing formed by the soft iron rings 218 and 219 and by the non-magnetic ring 211 is mounted a ring. of soft iron 221, which can be moved axially on the outer cylindrical surface of the ring 218 and the hub 2170
The element 303 of the coupling which 3ert as the brake shoe is also constituted, in a similar way, by a central part 317, integral for example with the frame of the machine, by two soft iron rings 318 and 319, which are assembled. by a non-magnetic ring 311, and by a crown 320, the face of which facing the element 207 carries a friction lining 2050 In this case also,
the soft iron rings 318, 319 form with the non-magnetic ring 311 a housing for a ring 321, axially movable
The element 207 is constituted by a hub 208, by two soft iron rings 209 and 210, which are assembled by an annular permanent magnet 212, and by a friction ring 213, comprising two friction surfaces 213 'and 213. "o The concentric soft iron rings 209 and 210, 218 and 21,9, 318 and 319 of the three elements 207, 203 and 303, are arranged so as to be the direct extension of each other. Their facing faces are placed so as to touch each other when the mating friction surfaces of the different coupling elements are pressed against each other.
When the movable soft iron rings 221 and 321 are in the position shown in Fig. 3, the lines of force of the permanent magnet 212 close through the rings 210, 319, 321, 318 and 209, thus at through element 303, so that element 207 is drawn against element 3030 Element 207, as well as shaft 202, are consequently braked. If the element 203 is driven, in this case, by a motor, not shown in the drawing, through the drive pinion 225, the element 203 of
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the coupling rotates freely around the shaft 202, without however pulling the latter.
When the two soft iron rings 221 and 321 are pushed in the direction of arrow 223, the magnetic flux through element 303 is cut off, and it closes by rings 219, 221 and 218, through element 203. This results in an attraction of the element 207 towards the element 203, as well as the coupling of these two elements. The shaft 202 then turns with the element 2030
The embodiment shown in Fig. 3 can also be modified such that the permanent magnets serving either as a movable ring or as an assembly ring between the soft iron rings, are arranged in the elements 203 and 303, while the Soft iron rings 209 and 210 form a single piece in element 207.
The device of which several embodiments have just been described can be used in the same way for disc clutches.
All the embodiments of the object of the invention can also be provided with axially magnetized permanent magnets, the permeable parts of which must then have a suitable constitution.
As the material for the permanent magnets, a ceramic material based on polyoxides of iron, barium or other metals is preferably used, since the particularly high coercive field of these magnets is of particular interest for the purpose of the study. the present invention, in order to avoid demagnetization of the permanent magnet when the magnetic flux is cut off.
The exemplary embodiments which have just been described have been shown in a simplified and schematic manner in the accompanying drawing. In the practical embodiment for example of the coupling shown in FIG. 1, there is also provided in the element 7 of the coupling, a shielding for the movable annular permanent magnet 12, which has not been shown. in this drawing, and in which the ring 12 is pushed when it is taken out of the housing 9, 10, 11. This prevents demagnetization of the annular magnet 12 when the coupling is disengaged, and removes the scattering fields coming out of this magnet
In the embodiments shown in the accompanying drawing, the control member is axially movable, but this is only one particular embodiment.
It is also conceivable that this control member has another degree of freedom, for example that it can rotate around the shaft 20. This can be achieved, for example, by dividing each of the soft iron rings 9 and 10 shown in FIG. 1, following a plane of element 7 perpendicular to shaft 2, in two ring elements which can rotate with respect to one another, and which can only touch each other by distributed projections This can be achieved for example by giving the opposite edges of these ring elements the approximate shape of a toothing, the teeth of which would not be pointed but would end in surfaces perpendicular to the shaft 2.
The ring elements facing the element 3 of the coupling are assembled mechanically, as shown in Figure 1, by a non-magnetic ring 11, while the other ring elements are assembled by the annular permanent magnet 12, and are mounted with the latter in the element 7 of the coupling so as to be able to rotate around the shaft 2.
When the ring elements enclosing the permanent magnet 12 are rotated
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Born with respect to those enclosing the ring 11 so that the ends of the teeth of these ring elements are in contact, the magnetic lines of force can be closed through the soft iron ring 6 of the element 3 of the element 3. 'coupling. When the ring elements containing the permanent magnet 12 are rotated so that the ends of the teeth of these ring elements face the hollows of the teeth of the ring elements joined to the ring 11, the flow magnetic is cut.
To shield the annular permanent magnet 12 when the coupling is disengaged, a suitable short-circuit ring can be placed on the other side of the ring elements enclosing said annular permanent magnet 120. The rings enclosing the annular permanent magnet 12 and the short-circuit ring may also have teeth as described above, so that the ends of these teeth face each other when the coupling is disengaged and vice versa
According to a variant of the latter embodiment, the annular magnet consists of different segments separated by non-magnetic parts, and which are connected to suitable pieces of soft iron, also separated from each other, so that ,
by turning this ring, the pieces of soft iron can be brought either into contact with the soft iron elements of a ring having a similar alternating structure, or into contact with the non-magnetic elements of this same ring, which are interposed between its elements of soft iron.
CLAIMS.
Having thus described our invention and reserving the right to make any improvements or modifications that would appear necessary to us, we claim as our exclusive and private property:
1 - Variable coupling or friction brake comprising at least two coupling elements, one of which can be moved by the force of a permanent magnet in order to be coupled to 1 other element, controlled by at least a control member, which can be moved perpendicular to the lines of force of the magnetic field so as to vary the magnetic flux of the permanent magnet
2 - Variable coupling or friction brake according to 1,
charac- terized by the fact that the permeable parts which serve to guide the magnetic force lines and which form the guide surfaces for the movable control member, protrude beyond said control member, so in being able to place the latter on these guide surfaces in a determined quantity corresponding at least approximately to the possible wear of the elements of the coupling, without significantly modifying the magnetic flux.
3 - Variable coupling or friction brake according to 1 and 2, characterized in that the permanent magnet is mounted so as to be able to move relative to the magnetizable parts where its lines of force are closed.
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