Brevet FR2123481A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne un frein à courants de Foucault, destiné notamment aux véhicules automobiles et comprenant un inducteur fixe pourvu de pôles magnétiques, et un induit tournant devant les faces polaires de ces pôles et pourvu de pales d'aération. Par exemple le brevet français n" 1.012.675 décrit un frein à courants de Foucault comprenant des buses pour la projection d'eau contre le rotor lorsque la température de celui-ci atteint une valeur limite déterminée. Ce refroidissement par évaporation est intense, mais il a plusieurs inconvénients qui résultent de la formation de vapeur d'eau lors du refroidissement et de la condensation de cette vapeur sur les éléments environnants. En conjonction avec la poussière et la crasse, la projection de cette eau lors de chaque freinage du véhicule favorise la corrosion du rotor et des autres parties du frein à courants de Foucault, de meme que celle des autres éléments du véhicule sur lesquels se condense la vapeur. Ce dispositif connu est en outre sujet au risque d'un manque d'eau, si la réserve d'eau n'est pas complétée en temps voulu ou si cette réserve d'eau est gelée. Le frein à courants de Foucault est surchauffé en pareil cas et perd par conséquent son efficacité. Le but de l'invention est de réaliser, pour un frein à courants de Foucault dont le rotor porte des pales d'aération destinées à engendrer un courant d'air de refroidissement, un dispositif de refroidissement supplémentaire d'un fonctionnement fiable. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que des buses de soufflage d'air fixes sont -dirigées vers la face de l'induit tournée- vers l'inducteur, ces buses soufflant de l'air sur cette face de l'induit lorsque celui-ci atteint une température élevée. On peut obtenir une alimentation en air de soufflage particulièrement simple du dispositif de refroidissement supplémentaire en reliant les buses par une soupape au dispositif d'alimentation d'air comprimé de l'installation de freinage pneumatique du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un frein à courants de Foucault suivant linvention - la figure 2 est une élévation latérale, partie en coupe, du frein représenté sur la figure 1 - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un frein à courant de Foucault d'après un autre exemple de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est un schéma de branchement du dispositif de refroidissement d'un frein à courants de Foucault suivant l'invention: Sur la périphérie d'un anneau porteur 11 - fixé sur la bote de vitesses 10 d'un véhicule automobile - sont fixés, à distance égale les uns des autres, plusieurs noyaux polaires 12 dirigés radialement vers l'extérieur et portant des bobines d'excitation 13. Un moyeu 17, monté rotatif à l'intérieur de l'anneau porteur 11 par un roulement à billes 16, est accouplé en son centre, par un profil cannelé ou denté, avec un bout d'arbre d'entraînement 18 de la boite de vitesses du véhicule et avec l'arbre d'entraînement principal 19. Le moyeu 17 porte un tambour 20 dont la partie cylindrique 21 tourne autour des faces polaires libres 14 des noyaux polaires 12 et définit avec celles-ci un étroit entrefer. Le côté extérieur de la paroi radiale 22 du tambour 20 porte des pales d'aération 23 ayant une forme aérodynamique et se prolongeant par des ailettes de refroidissement 24 sur le côté extérieur de la partie cylindrique 21. Les pales d'aération 23 et les ailettes de refroidissement 24 sont recouvertes en partie par un capot 25, de sorte qu'il se forme des canaux à travers lesquels est refoulé de l'air, balayant la surface du tambour 20, des pales d'aération 23 et des ailettes de refroidissement 24 en les refroidissant pendant la rotation du tambour 20.La paroi radiale 22 de ce dernier présente en outre des passages 37 qui sont délimités par des entretoises réalisées comme des pales d'aération -26. Pendant la rotation du tambour 20, ces dernières aspirent de l'air et le refoulent à travers les intervalles formés entre les noyaux polaires 12 et les bobines d'excitation 13. Pendant la rotation du tambour,et à condition que les bobines soient excitées, des courants parasites dont l'énergie est transformée en chaleur sont engendrés dans la partie cylindrique 21 du tambour. Si le frein à courantsde Foucault est mis en service pendant peu de temps, la capacité de refroidissement des pales d'aération 23 et 26 est suffisante pour dissiper la chaleur produite. Afin d'assurer également un refroidissement rapide du tambour si le frein est utilisé pendant plus longtemps, par exemple lors d'une descente du véhicule ou lors d'un arrêt faisant suite à une utilisation du frein, l'invention prévoit le soufflage d'air comprimé sur le côté intérieur de la partie cylindrique 21 du tambour 20. A cet effet, des rampes tubulaires 30 s'étendant près de la surface intérieure de la partie cylindrique 21 sont disposées entre les bobines 13.Les rampes 30 présentent plusieurs buses ou orifices 31 qui sont dirigés obliquement vers le côté intérieur de la partie cylindrique 21. Les rampes 30 sont solidaires d'un anneau de distribution d'air comprimé qui est monté sur des pattes de fixation 35 de l'anneau porteur 11. Cet anneau reçoit l'air comprimé à travers une tubulure 33 et un tuyau souple 34, et cet air comprimé sort à grande vitesses des orifices 31 d'où il est soufflé contre le côté intérieur de la partie cylindrique 21 du tambour 20. Le tourbillon produit par ce soufflage d'air assure également un refroidissement intense de la partie cylindrique 21 du tambour lorsque celui-ci est arrêté. Pour protéger les bobines d'excitation 13 contre le rayonnement de chaleur émis par la partie cylindrique 21 du tambour 20, des plaques 36 sont disposées entre les têtes des noyaux polaires 12, radialement à l'intérieur des rampes 30, pour diriger les courants d'air sortant des orifices 31 sur la partie cylindrique 21 du tambour 20. Le dispositif suivant l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 correspond essentiellement à celui qui vient d'être décrit, avec la différence que l'admission pour l'air de refroidissement refoulé pendant la rotation du tambour 20 peut être fermée. La proi radiale 22 du tambour 20 de cet exemple présente plusieurs passages 40 ménagés dans une zone annulaire près du moyeu 17 et séparés les uns des autres par des rayons 41. Derrière ces derniers, la paroi radiale 22 présente une chambre annulaire 42 d'où partent des canaux 43 menant radialement vers l'extérieur et ménagés dans la paroi radiale 22. Ces canaux 43 sont délimités par des pales d'aération 44 qui ont une forme aérodynamique telle qu'elles aspirent de l'air à travers les passages 40 et la chambre annulaire 42 et refoulent cet air à travers les canaux 43 pendant la rotation du tambour 20. Les ailettes de refroidissement 24 se raccordent aux pales d'aération 44. Une enveloppe 45 en tôle s'appuie sur les bords extérieurs des ailettes de refroidissement 24 et définit avec celle-ci des canaux axiaux 46 situés entre les ailettes 24. Un anneau 47 est monté axialement coulissant par rapport aux passages 40 dans la chambre annulaire 42 du tambour 20. Les dimensions de cet anneau sont telles qu'il recouvre les passages 40 dans l'une de ses positions extrêmes. L'anneau 47 est fixé à l'une des extrémités de trois tiges 48 qui sont guidées dans des perçages axiaux uniformément répartis sur un cercle concentrique de l'anneau porteur li et traversant celui-ci. L'autre extrémité de chaque tige 48 est reliée à un piston 50 de trois vérins pneumatiques 51 montés dans des parties élargies des perçages de l'anneau porteur 11. Lorsque les pistons 50 ne sont pas sollicités par un fluide sous pression, des ressorts de compression 52 les maintiennent dans la position extrême droite représentée, dans laquelle l'anneau 47 est écarté des passages 40 et permet l'admission d'air à travers ceux-ci. L'air comprimé nécessaire pour la manoeuvre des vérins 51 vient d'un réservoir 56 à air comprimé et l'admission de cet air est commandée par une électrovalve 55 (figure 4). Le réservoir 56, servant également à l'alimentation d'autres dispositifs du véhicule automobile, est lui-même alimenté à travers une soupape de trop-plein 57 à partir d'un réservoir d'alimentation 58 pour l'installation de freinage pneumatique du véhicule, dont font partie une soupape de frein 59 et un cylindre de frein 60. Un compresseur 61, entraîné par le moteur du véhicule, refoule de l'air comprimé dans le réservoir d'alimentation 58 à travers un régulateur de pression 62. L'air comprimé pour le refroidissement de la partie cylindrique 21 du tambour 20 est prélevé par l'intermédiaire d'une électrovalve 65 d'un réservoir 66 qui est alimenté en air comprimé depuis le réservoir 56, à travers une soupape de trop-plein 67. L'alimentation des réservoirs 56 et 66 à travers les soupapes de trop-plein 57 et 67 est réalisée, par le tarage de ces soupapes, de manière que le réservoir 56 soit seulement rempli lorsque la pression d'alimentation nécessaire est atteinte dans le réservoir d'alimentation 58, et que le réservoir 66 soit seulement rempli lorsque la pression nécessaire est atteinte dans le réservoir 56. Lors de la mise en action du frein à courants de Foucault par la fermeture d'un interrupteur 70, les bobines d'excitation 13 sont alimentées et l'électroaimant 71 de l'électrovalve 55 est excité en même temps, de sorte que cette valve coupe la communication entre le réservoir 56 et les vérins 51 et provoque la décharge de ces derniers. Les ressorts de compression 52 poussent les pistons 50 jusqu'à la position extrême droite, écartant ainsi l'anneau 47 des passages 40.Le tambour tournant 20 transporte par ses pales d'aération 44 de l'air qui balaye les ailettes 24 et le côté extérieur de la partie cylindrique 21 du tambour 20 en refroidissant ces 'déments. Au moment de l'arrêt du frein à courant de Foucault par l'ouverture de l'interrupteur 70, l'électrovalve 55 rétablit l'alimentation en air comprimé des vérins 51, de sorte que leurs pistons 50 poussent à nos vau l'anneau 47 devant les passages 40 dans la paroi radiale 22 du tambour, ce qui coupe l'admission d'air de refroidissement. Pour la commande de l'alimentation d'air comprimé du réservoir 66 jusqu'aux rampes 30 présentant les orifices de soufflage 31 - en vue du refroidissement supplémentaire du tambour 20, en fonction de la température du frein à courants de Foucault - un capteur de température, par exemple une résistance 73 à coefficient de température négatif, est fixé sur l'une des faces polaires 14 ; ce capteur commande un amplificateur électrique 74 de manière à provoquer l'excitation de l'électrofflimant 72 de l'électrovalve 65 lorsqu'une température limite, par exemple de 150"C, est atteinte sur les faces polaires 14, si bien que l'electrovalve 65 laisse passer l'air comprimé venant du réservoir 66 et s'écoulant vers les rampes 30.Après l'abaissement de la température au-dessous de la température limite déterminée dans la zone de la résistance 73 à coefficient de température négatif, l'amplificateur 74 coupe à nouveau le courant électrique d'excitation de I'électro-eimant 72. Pour indiquer au conducteur que le frein à courant de Foucault est fortement échauffé et que de l'air comprimé du réservoir 66 est soufflé contre le tambour 20, le tableau de bord du véhicule porte en outre un voyant 75 qui est branché sur la sortie de l'ampbficateur 74. L'allumage de ce voyant pendant l'arrêt du véhicule, donc pendant l'arrêt du tambour 20, indique au conducteur qu'ilnedoitpasarrêter le moteur du véhicule mais le laisser tourner afin que le compresseur puisse introduire suffisamment d'air comprimé dans le réservoir 66. A la place du réservoir 66 alimenté par l'installation de freinage pneumatique du véhicule et coopérant avec l'électrovalve 65, on peut également prévoir une soufflerie entraînée individuellement par un moteur électrique et commandée par l'amplificateur 74. L'air échauffé par le frein à courants de Foucault pendant le freinage peut être utilisé pour maintenir le moteur du véhicule à température pendant les longues descentes, afin d'éviter le refroidissement excessif du moteur. REVENDICATIONS 1. Frein à courants de Foucault, destiné notamment aux véhicules automobiles et comprenant un inducteur fixe pourvu de pôles magnétiques, et un induit tournant devant les faces polaires de ces pôles et pourvu de pales d'aération, caractérisé par le fait que des buses de soufflage d'air fixes sont dirigées vers la face de l'induit tournée vers l'inducteur, ces buses soufflant de l'air sur cette face de l'induit lorsque celui-ci atteint une température élevée. 2. Frein à courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses de soufflage d'air sont disposées entre les pôles magnétiques de l'inducteur. 3. Frein à courantsde Foucault selon la revendication 2, caractérisé en ce que les buses de soufflage d'air sont disposées sur un support ou une rampe. 4. Frein à courants de Foucault selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les buses de soufflage d'air sont reliées à une soufflerie commandée par un thermostat. 5. Frein à courants de Foucault selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les buses de soufflage d'air sont reliées à travers une soupape au dispositif d'alimentation en air comprimé de l'installation de freinage pneumatique du véhicule. 6. Frein à courants de Foucault selon la revendication 5, caractérisé en ce que les buses de soufflage d'air sont reliées à travers une soupape à un réservoir d'alimentation d'air comprimé qui est raccordé au dispositif d'alimentation de l'installation de freinage pneumatique. 7. Frein à courants de Foucault selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réservoir pour l'alimentation en air comprimé des buses est rempli à partir du réservoir d'alimentation en air comprimé du frein de service et à travers une soupape de trop-plein. 8. Frein à courants de Foucault selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'ouverture de la soupape est commandée par un thermostat incorporé dans le frein à courants de Foucault. 9. Flein à courants de Foucault selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 8, caractérisé en ce que des plaques pour la déviation de l'air sont disposées entre les pôles magnétiques, radialement à l'intérieur des buses de soufflage d'air.