Brevet FR2218561A1 — publié le 19740913

L'invention porte sur les appareils du type frein de Prony pour tout élement rotatif développant une puissance déterminée par moment résistant dit "couple" en fon ction d'une vitesse de rotation. De part sa conception, elle autorise avec la meme rigueur d'utilisation , la reversibilité du sens de rotation. L'invention a pour objet la réalisation d'un frein constitue d'un cylindre et de sangles (leur nombre est fonction de la puissance d'abosorption requise). Cet ensemble baigne dans de l'huile à haute résistance de rupture du film assurant une friction par laminage des molécules de l'huile. Pour permettre une courbe de freingge évolutive en fonction de la vitesse de rotation, l'invention reprend l'idée "de la corde enroulée". Pour exemple imaginons une corde enroulée autour d 1un cylindre en rotation, si nous tirons sur les extrémités de cette corde, sa friction sera telle que le cylindre 1' emmènera dans sa rotation. Dans le cas présent de l'invention, la tension de la corde est simulée par I'épaisseur du film d'huile qui laminé entre le cylindre en rotation et la sangle crée un moment résistant. Ce moment résistant sera proportionnel à la tension de la sangle en fonction de la vitesse de rotation du cylindre et variera d'une façon constante avec la variation de régime du dit cylindre. Ainsi est obtenu un frein auto-stable et auto-freinant. La présente invention offre deux particularités essentielles ; la première est de permettre par une construction simple et décrite ci-après, l'utilisation de ce frein dans les deux sens de rotation, droit et gauche, sans que ses caractéristiques en soient modifiées, La seconde, est le dispositif de mesure du couple. L'ensemble frein est installé dans un caisson étanche comprenant - le cylindre frein - le dispositif d'attache et de tension des sangles - les sangles - l'huile Ce caisson est moulé en équilibre absolu sur les paliers de rotation de l'axe du cylindre de frein 9-9', ce qui permet de prendre en considération dans la mesure, la perte de charge des roulements de paliers eut le balourd de l'huile. Pour éviter la rotation de ltensemble avec le cylindre, le caisson transmet son auto-rotation (couple) à un système de balance à fléau, monté sur couteau, s'opposant à un ressort dans le cas de mesures électriques ou mécaniques, ou à un piston hydraulique pour une mesure manometrique. Le moment résistant (couple) est évalué en mKg. L'épaisseur du film d'huile détermine une valeur de couple, il est nécessaire de pouvoir le faire varier à volonté. A cet effet, les sangles sont montées de telle manière, qu'elles se trouvent toujours équilibrées lorsqu'on leur applique une tension réglant l'épaisseur du film d'huile. Cette tension peut etre obtenue pneumatiquement ou hydrauliquement à l'aide d'électrovanne, E admission d'air ou d'huile pour un sens de'rotation, E' pour l'autre sens et E2 pour ltéchappement. Grâce à ces électrovannes, il est permis de doser avec précision la tension des sangles. La tension des sangles n'est nullement modifiée par des phénoIliènes thermiques, du fait que ce frein n'excède en aucun moment une temperatume supérieure à 500, ce qui assure une excellente stabilité de freinage. Les caractéristiques du système de dispersion calorifique est des plus simples. Le cylindre frein est constitué d'un cylindre 3 fermé à ses extremi- tés par des flasques supportant l'axe de rotation 4. La chemise I est fixée sur le cylindre 3 à chacune de ses extrémités par une flasques à aubes 2. Cette dernière fait office de pompe contraignant l'huile à passer entre le cylindre 3 et la chemise I et à l'évacuer par l'autre flasque à aube 2 qui crée une dépression facilitant ainsi la circulation de l'huile. Cette circulation est d'autant plus grande que le régime est élevé et pour oonséquence proportionnelle au régime du cylindre 3. Cette huile en circulation disperse les calories de la chemise I et en revenant dans le bac, elle est refroidie par les radiateurs, échangeurs de température, 5, au travers desquels circule l'eau. Une valve thermostatique permet une constante de tem pérature de l'huile. Les Figures I et 2 représentent l'ensemble frein et les pièces le constituant. Le cylindre de frein 3 est constitué d'un tube portant à chacune de ses extré- mités des flasques supportant l'axe de rotation 4. La chemise I servant de tambour de frein est fixée sur le cylindre 3 à l'aide des flasques a' aubes 2 qui ont la particularités de servir de pompe pour drainer l'huile entre le cylindre 3 et la chemise I. Les sangles 22 (ici au nombre de quatre) sont garnies d'une matière tressée de coton d'amiante Il. Les tirants 8 autorisant l'articulation de leur fixation sur les leviers de traction I3. En 24, on distingue suivant le sens de rotation l'alimentation du film d'huile. Les axes I2 font corps avec le carter 23 et supportent les huit leviers de traction I3, des tirants 8, des sangles 22. Le vérin pneumatique à membrane 22 ou hydraulique 21 par leur axe de poussée 20 effectue le déplacement du levier I8 dont les supports I9 sont soudés-au carter 23, au levier I3 par l'intermédiaire des tirants I4 et I6 et des fLéaux d'équilibrage de traction I5 et I7. Dans une rotation à droite, le levier I3 sera en butée sur la câle 7. Dans une rotation à gauche, le levier I3 sera en butée sur la cale 6. Les cales 6 et 7 sont soudées au carter 23. Les radiateurs échangeurs de température 5 sont fixés au carter 23 et immergés dans l'huile dont le niveau en 10 est supérieure à la tangente de la flasque à aube 2. Le carter 23 est étanche, monté en équilibre sur l'axe 4 par l'intermédiaire de palier à bille. Le triangle 9 représente le point de bascule de l'ensemble du frein. Le figure 4 représente la conception d'une sangle constituée d'une lame d'acier souple 22 garnie d'une matière tressée II à base de coton et d'amiante. En 8 nous trouvons les tirants attelés aux leviers I3. La balance des forces est constituée par deux fléaux 27 et 28 avec leur bras de réaction 29 fixé au carter de la bascule 23 et les couteaux d'appui 26 avec leur V 25. La bascule (caisson du frein) est en équilibre suivant l'axe 9-9' suivant le couple à mesurer le frein entraine en rotation le caisson qui vient s'appuyer par l'intermédiaire du couteau 29 sur le fléau 27 ou 28 suivant le sens de rotation. Le fléaus'articule sur le point fixe du couteau 26 et de ce fait, comprime un ressort taré et étalonné pour obtenir des mKg. Les V 25 sont dôtés de réglages facilitant les étalonnages et simplifiant la construction de I'ensemble. Les fléaux 27 et 28 viennent portés sur le couteau 36 placé sur la plateau supér ieur du ressort. La mesure du couple est alors interprétée par deux procédés possibles parmi d'autres. Ière - par un vérin hydraulique mis à la place du ressort 31 et transmettant la charge qui le contraint, à un manomètre étalonné en mKg. 2ème - par un disque 32 placé et entrains par l'arbre 4 du frein et une génératrice électrique tachymétrique 34 fixée sur le fléau 27. Sur l'arbre de la genératrice 34 prend place un disque 33 entrainé par friction par le disque 32. Lorsque la balance est au point zéro (équilibre) le disque 33 de la génératrice se trouve etre dans l'axe de rotation du disque 32, done pas entrainé. Si un couple intervient, la bascule va appuyer à l'aide au'couteau 29 obligeant le fléau 27 ou 28 (suivant le sens de rotation) à cnntraindre le ressort dtune course équivalente à l'effort (couple). Cette contrainte a pour effet de modifier la position du disque 33 par rapport au centre de rotation du disque 32 et de lui donner une certaine vitesse de rotation qui est fonction du rapport né entre les deux disques. Le débit de la génératrice tachymétrique 34 étant linéaire, nous pourrons inter préter cette tension qui est la composante des deux élèments N et C sur un galvanomètre étalonné en-Cv. En remplaçant la generatrice tachymetrique par un alternatetur on pourra alors monter un dispositif électronique compteur, déoomp- teur digital permettant un affichage des CV. en direct. Dans le cas de l'utilisation de ce frein comme banc d'essai de moteur, il sera utile de monter un potentiomètre mesurant la course de contrainte du ressort 31 pour ltexprimer en mKg sur un galvanomètre et une génératrice ta chymétrique 37 (Fig. 5) sur l'axe du frein pour en relever la vitesse de rotation, ainsi nous obtiendrons par N régime du moteur et C couple N X C (; 7I6,2) = Chevaux-vapeurs. I1 nous est donc ppssible d'avoir en équipement de ce banc, les lectures du couple, de la vitesse de rotation et des chevaux en direct par galvanomètre ou digital. Ce type de frein peut également équiper un banc à rouleaux pour l'essai de la puissance à la jante d'un véhicule équipé d'un moteur thermique ou autres exemples de la Fig. 5. Ce banc à rouleaux équipé du frein reversible, objet de la présente invention offre l'avantage d'occuper une place reduite dans les locaux qui en seront équipés. En effet, sur les bancs oonnus, il est nécessaire de prévoir deux fois la longueur du véhicule selon qu'il soit à propulsion AV ou AR. Sur le banc présent, une longueur de véhicule est suffisante du fait qu'un véhicule à propulsion avant accède en marche avant et une propulsion arrière accède en marche arrière. Sur un banc de puissance à rouleaux, seuls les rouleaux avant dans le sens de la marche transmettent rotation et couple à ltélèment frein auxquels ils sont attelés. Les rouleaux arrières sont fous et servent à maintenir le véhicule. Dans le cas du banc reversible, objet de la présente invention, il est nécessaire d'accoupler les tambours avant et arrière par des courroies 38 (crantées dans le cas présent) capables de transmettre le couple ou de mettre un jeu de rouleaux fous en amont et en aval des rouleaux accouplés au frein. REVEEDICATIONS 1) Appareil formant ensemble frein du type frein deProny permettant en particulier de mesurer la puissance d'un moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre et des sangles, le tout baignant dans l'huile et placé dans un caisson entièrement équilibre autour de l'axe de rotation du cylindre, le freinage du cylindre étant obtenu par laminage d'un film d'huile entre les sangles et le cylindre, le moment résistant (ou couple)ea résultant pouvant être mesuré par tout moyen approprié tel qu'une balance à fléau contraignant un ressort ou par une pression hydraulique régnant dans un cylindre. 2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé- en ce qu'on peut utiliser ce frein dans les deux sens de rotation tout en lui conservant ses caractéristiques. 3) Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé par une disposition particulière d'enroulement des sangles assurant au frein une auto-stabilité et un auto-freinage. 4) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à palonnier de tension des sangles équilibrant les charges supportées par chacune d'elles. 5) Appareil selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le freinage et dû au laminage d'un film d'huile allant jusqu'à sa rupture. 6) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un vérin pneumatique ou hydraulique -pour chacun des sens de rotation pour commander la tension des sangles. 7) Appareil selon la revendication 6 caractérisé en ce qutil comprend des vannes montées dans le circuit pneumatique ou hydraulique de commande de tension dessangles. 8) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre faisant office de pompe à huile pour la dispersion des calories. 9) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des échangeurs de température immergés dans l'huile du frein pour en assurer le refroidissement. 10) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qutil comprend un dispositif de mesure à balance à fléau comportant une génératrice tachymétrique entrainée par un disque à friction agissant sur un disque menant solidaire du frein et dont la variation des génératrices permet l'affichage de la puissance en direct. 11) Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un potentiomètre mesurant la course du ressort de la balance à fléau pour afficher le momént résistant (-ou couple) du frein en mKg. 12) Appareil selon les revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend une génératrice-tachymétrique mesurant la vitesse de rotation de l'arbre du frein pour déterminer la puissance du moteur suivant la formule CV = ( N X C) : 716,2. 17) Appareil selon l'une des revendications précédentes caractérisé par son application possible en banc frein de puissance moteur, en banc frein de puissance à rouleaux pour l'essai de puissance à la jante, en banc frein pour motocycles et pour tous types de mesure de couple par rotation. 14) Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on peut l'utiliser comme ralentisseur sur une transmission.