Brevet FR2353164A1 — publié le 19771223

L'invention est relative aux ralentisseurs à courants de Foucault pour véhicules, comprenant un stator inducteur porté par le véhicule et un rotor induit lié à l'arbre à ralentir, ledit rotor comportant au moins un disque annulaire en matière ferromagneti- que monté de façon à défiler en regard des pôles de l'inducteur. Elle vise plus particulièrement, parmi ces ralentisseurs, ceux pour lesquels le disque est solidarisé, sur sa face opposée à celle tournée vers Inducteur, avec des ailettes de refroidissement s'étendant de la zone périphérique du disque vers son a de rota- tion et dont certaines au moins se prolongent au-delà du bord intérieur du disque pour venir se raccorder à une bague munie de moyens d'accouplement à l'arbre à ralentir, les crêtes de ces ailettes étant revêtues d'une rondelle annulaire commune, l'ensemble du disque, des ailettes et de la rondelle étant de préférence venu de fonderie en un seul bloc et l'air de refroidissement du rotor étant admis axialement depuis l'extérieur à travers la rondelle pour être ensuite évacué par la force centrifuge dans les différents canaux délimités par le disque, les ailettes et la rondelle. L'invention vise plus particulièrement encore, parmi les ralentisseurs du genre ci-dessus, ceux destinés à être entraînés à des vitesses élevées, par exemple supérieures à 3.000 t/mn, ce qui est le cas pour les ralentisseurs montés sur les arbres de transmission interposés, dans certains poids lourds, entre la boîte de vitesses et un différentiel de rapport moyen supérieur à l'unité. Elle a pour but, surtout, de réduire le bruit du genre sirène engendré par la circulation de liair-dans-les rotors des ralentisseurs du genre indiqué lorsqu'ils sont entraînés à grande vitesse, par exemple à 4.000 t/mn et même davantage. A cet effet, lesdits rotors selon l'invention sont caractérisés en ce que les sections droites globales offertes aux cou rants å'alr qui-les refroidissent, tout le long de leur trajet dans ces rotors, sont sensiblement égales entre elles. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre l'une et/ou à l'autre des'dispositions suivantes - un masque métallique continu délimité extérieurement par un bord circulaire coaxial à la rondelle, mais de diamètre plus petit que celui du bord intérieur de cette rondelle, est prévu pour limiter intérieurement l'ouverture annulaire d'admission axiale du courant d'air de refroidissement dans le rotor, - le masque est appliqué sur une partie des crêtes des ailettes, - dans le cas où certaines au moins des ailettes sont des bras coudés reliant le disque à un moyeu central du rotor en ménageant à l'intérieur de ces bras une cavité propre à recevoir un élément de cardan ou analogue accouplé audit rotor, le masque présente la forme générale d'un entonnoir, - l'égalité entre les sections droites offertes au courant d'air de refroidissement respectivement à l'entrée et à la sortie des canaux délimités par le disque, les ailettes et la rondelle est obtenue par une convergence vers l'extérieur des surfaces en regard, de préférence tronconiques, du disque et de la rondelle. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre, moitié inférieure en vue latérale, moitié supérieure en coupe axiale selon I-I, figure 2, un ralentisseur à courants de Foucault établi selon l'invention. La figure 2 montre une moitié du même ralentisseur en vue en bout. D'une façon connue en soi, le ralentisseur considéré comprend - un stator fixé sur le châssisd'unvéhicule et composé d'une ossature de support 1 et de bobines inductrices 2 propres à former au moins une couronne de pôles magnétiques 3 de polarités alternées de proche en proche, - et un rotor composé d'au moins un disque 4 en matière ferromagnétique monté de façon à défiler devant la couronne de pôles 3, d'un moyeu central 5 porté par le stator, par l'intermédiaire de roulements (non représentés) et d'une couronne de bras 6 reliant le disque 4 au moyeu 5. Une extrémité de chacun des bras 6 est reliée à la face, du disque 4, opposée à celle qui est tournée vers les pôles inducteurs 3, de manière à constituer des ailettes de refroidissement pour ce disque et l'autre extrémité de chaque bras est reliée à une bague commune 7 fixée, de préférence à l'aide de boulons 8, sur le moyeu 5. D'autres ailettes de refroidissement 9 peuvent être prévues sur le disque 4 entre les bras 6 : dans ce cas, seules certaines des ailettes (6 et 9) considérées, par exemple une sur deux ou une sur trois, sont prolongées de manière à assurer la liaison entre le disque et le moyeu. En outre une rondelle 10 réunit les portions périphériques des crêtes des différentes ailettes, portions qui sont situées sensiblement dans le prolongement axial du disque 4. L'ensemble de ce disque 4, des bras et ailettes 6 et 9, de la bague 7 et de la rondelle 10 est de préférence venu de fonderie en un seul bloc en matière ferromagnétique. Dans le mode de réalisation préféré illustré, les bras 6 sont en outre coudés de façon à réserver à l'intérieur de l'encombrement axial du rotor une cavité centrale 11 propre à recevoir un joint de cardan 12 dont l'un des éléments est fixé, de préférence à l'aide de boulons 13, sur le moyeu 5 alors que son autre élément est prolongé par un tronçon 14 de l'arbre à ralentir. Dans les réalisations connues des ralentisseurs du genre ci-dessus, l'air de refroidissement du rotor, entraîné par la force centrifuge, pénètre dans ce rotor axialement depuis l'extérieur (c'est-à-dire depuis la gauche sur la figure 1) en traversant axialement la rondelle 10,puis il s'engouffre selon une direction radiale ou approximativement telle à l'intérieur des différents canaux C délimités respectivement par le disque 4, les ailettes 6 et 9 et la rondelle 10 pour s'échapper finalement à la périphérie de ces canaux. La section droite globale offerte à ce courant d'air lors de son entrée axiale dans le rotor est sensiblement égale à la surface du cercle matérialisant le bord interne A de la rondelle 10, diminuée de la surface transversale du joint de cardan 12 et éventuellement d'une partie de la section transversale des ailettes disposées plus près de l'axe du ralentisseur que ladite rondelle. Cette section droite globale est très supérieure à la section d'entrée globale des canaux C : le courant d'air de refroidissement qui circule dans le rotor est donc étranglé au niveau de cette entrée dans les canaux C. Cet étranglement ne présente généralement aucun incon vénient. Mais lorsque la vitesse de rotation du rotor est très élevée, ledit étranglement peut se traduire par un bruit de sirène désagréable. C'est en particulier le cas lorsque laditevitesse depasse une valeur de 3.000 t/mn, voire de 4.000 t/mn, ce q s est notamment le cas pour les ralentisseurs montés sur les tronçons d'arbres de transmission interposés, dans certains poids lourds modernes, entre la boite de vitesse et un pont dont le rapport moyen de vitesse entre l'arbre d'entrée (côté boîte) et les ar- bres de sortie (côté roues) est supérieur à l'unité. Pour remédier à cet inconvénient, conformément à l'im- vention, on réduit la section d'entrée axiale offerte au courant d'air de refroidissement du rotor de manière à l'égaler s-si blement à la section droite globale offerte à ce courant à l'en- trée des canaux C. A cet effet on limite l'ouverture réservee à axiale du courant d'air à l'intérieur dela rondelle 10 à in neau contigu à cette rondelle et disposé juste à l'intérieur de celle-ci. En d'autres termes cet anneau est délimité eq*Erietr ment par le bord interne A de la rondelle 10 et intérieurement par le bord circulaire externe B d'un écran ou masque continu 15 agencé de façon à interdire toute admission axiale d'ait en direction des canaux C à l'intérieur dudit bord externe 8, Ce masque 15 recouvre les crêtes en regard des ailet- tes 6 et 9 avec lesquelles il peut former un seul bloc. Dans le mode de réalisation illustré, ledit aEsgue ge les portions de petit diamètre des crêtes. des ailettes 6 et 9, et ce jusqu'à la bague 7 à laquelle il est raccorde' de re continue, c'est-à-dire sans aucune possibilité de passage d'air intermédiaire. Comme bien visible sur la figure 1, le masque 15 en question présente avantageusement la forme générale d'un entoo- noir composé d'une portion tronconique orientée vers l'extérieur du ralentisseur (vers la gauche sur la figure 1) et tuDe per- tion cylindrique raccordée à ladite portion tronconiques Le diamètre du bord externe B du masque 15' est choisi, en fonction du diamètre du bord interne A de la rondelle 10, de façon telle que la surface de l'ouverture annulaire séparant ces deux bords - ou plus précisément la portion S1, de cette surface, extérieure aux ailettes - soit sensiblement égale à la section droite globale 52 offerte à l'entrée de l'air dans les canaux C. Bien entendu, il convient en outre que la section globale offerte au courant d'air de refroidissement demeure ensuite sensiblement la même tout le long des canaux C. Comme la dimension circonférentielle de chaque section droite d'un tel canal C croît en même temps que le rayon correspondant à cette section, on réduit peu à peu la dimension axiale de ladite section vers l'aval, ce qui rétrécit légèrement lesdits canaux vers l'extérieur en coupe axiale (f ig.1). A cet effet on donne à la rondelle 10 une forme légèrement tronconique tout en conservant son épaisseur constante sur toute son étendue, sa conicité étant choisie de façon telle que son bord de plus grand diamètre soit le plus proche du disque. Le degré de la convergence des canaux C vers ltexté- rieur est déterminé de façon telle que la section droite globale S3 de sortie de ces canaux soit alors sensiblement identique à leur section droite globale d'entrée 52 En général on donne aux trois sections S1, S2 et S3 des valeurs égales à plus ou moins 20 % près. A titre d'exemple, on peut donner à la section S3 une valeur supérieure de 20 % à celles des deux autres sections ou encore on peut donner à la section S2 une valeur inférieure de 20 % à celles des deux autres sections. Dans ces conditions, le courant d'air de refroidissement circule dans le rotor selon la flèche F (fig.1) sans étranglement ni expansion notable, et donc sans modification notable de sa vitesse : l'expérience montre que le bruit de sirène observé pour les grandes vitesses en absence du masque 15 est supprimé par la présence de ce masque ou tout au moins réduit à un niveau pour lequel il devient nettement inférieur à celui du moteur du véhicule et n'engendre donc aucune gêne. Le mode de réalisation préféré illustré sur le dessin fait encore apparaître les quelques caractéristiques suivantes - au niveau des têtes des boulons 8 utilisés pour fixer la bague 7 sur le moyeu 5, le masque 15 comprend des replis 16 contournant ces têtes de manière à dégager axialement en regard de celles-ci des cheminées propres à livrer accès-à des outils de serrage à partir de ltextérieur du rotor, - les ailettes 6 et 9 sont fortement inclinées sur les rayons correspondants et sont incurvées de manière à présenter leur convexité en avant par rapport au sens de rotation du rotor, schématisé par la flèche G (figure 2), - l'épaisseur du disque 4 diminue progressivement vers l'extérieur, ce qui peut être avantageux en raison de la réduction des forces centrifuges et d'inertie qui en résulte pour une masse donnée. On voit en outre, représenté en traits mixtes 17 sur la figure 1, un deuxième masque annulaire continu, métallique comme le masque 15, recouvrant une partie des crêtes, des ailettes (6,9) opposées à celles considérées plus haut, c'est-à-dire orientées vers l'inducteur : ce masque évite que, pour compenser la réduction de la section droite (S1) offerte à l'admission de l'air de refroidissement à l'intérieur de la rondelle 10, un excédent d'air soit appelé du côté de ces crêtes opposées et détruise donc en partie la régularité de l'écoulement général de l'air de refroidissement dans le rotor. Ce deuxième masque 1 7 présente un bord circulaire extérieur D coawial -avec le disque 4, mais de diamètre plus petit 'que celui du bord intérieur E de ce disque. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où l'un au moins des masques aurait une forme autre que celle d'un entonnoir, étant notamment constitué par une simple rondelle plane ou tronconique, en particulier dans le cas où les bras de raccordement du disque au moyeu seraient rectilignes au lieu d'être coudés, une telle rondelle pouvant même être non percée en son centre si la portion de rotor considérée est montée en porte-à-faux à l'extrémité de l'arbre à ralentir et n'est donc traver sée par aucun tronçon de cet arbre. REVENDICATIONS 1. Rotor induit de ralentisseur à courants de Foucault pour véhicule, comportant au moins un disque annulaire en matière ferromagnétique monté de façon à défiler en regard des pôles de l'inducteur du ralentisseur et solidarisé, sur sa face opposée à celle tournée vers l'inducteur, avec des ailettes de refroidissement s'étendant de la zone périphérique du disque vers son axe de rotation et dont certaines au moins se prolongent au-delà du bord intérieur du disque pour venir se raccorder à une bague munie de moyens d'accouplement à l'arbre à ralentir, la région périphérique des crêtes externes de ces ailettes, c'est-à-dire orientées à l'op- posé de l'inducteur, étant revêtue d'une rondelle annulaire commune dont le bord intérieur délimite extérieurement une ouverture annulaire d'admission axiale d'air de refroidissement dans le ro-tor, caractérisé en ce que, pour réduire le bruit dû à la circulation du courant d'air de refroidissement dans ledit rotor aux grandes vitesses de rotation de ce rotor, les sections -droites globales (S1, S2 et S3) offertes audit courant d'air tout le long de son trajet-dans ledit rotor, depuis son admission axiale dans la rondelle (10) jusqu'à son échappement hors des canaux (C) délimités par le disque (4), les ailettes (6,9)et la rondelle, sont sensiblement égales entre elles. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sections droites globale considérées diffèrent entre elles au maximum de 20 %. 3. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un masque métallique continu (15) délimitant intérieurement l'ouverture d'admission et délimité extérieurement par un bord circulaire (B) coaxial à la rondelle, mais de diamètre plus petit que celui du bord intérieur (A) de cette rondelle. 4. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que le masque est appliqué sur la partie de petit diamètre des crêtes externes des ailettes (6,9) 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un second masque circulaire métallique (17) recouvrant en partie les crêtes internes des ailettes (6,9), c'est-à-dire orientées vers l'inducteur. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, pour lequel les ailettes forment des bras coudés reliés à la bague (7) en une zone située en retrait à l'intérieur du rotor, caractérisé en ce que l'un au moins des masques (15 et 17) présente la forme générale d'un entonnoir ou d'une cuvette évasée sans fond. 7. Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'un au moins des masques est venu de fonderie en un seul bloc avec les ailettes. 8. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'égalité entre les sections droites offertes au courant d'air de refroidissement respectivement à l'en- trée (S2) et à la sortie (S3) des canaux (C) délimités par le disque, les ailettes et la rondelle est obtenue par une convergence vers l'extérieur des surfaces en regard du disque et de la rondelle. 9. Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que les surfaces en regard du disque et de la rondelle sont tronconiques.