Brevet FR2416386A1 — publié le 19790831

La présente invention concerne un frein adaptable à un moteur électrique. L'invention vise également le procédé pour le montage d'un tel frein sur un moteur électrique, et le moteur-frein ainsi constitué. Dans les installations ou applications dans lesquelles il est nécessaire d'arrêter rapidement un moteur électrique, par exemple, en cas d'anomalie de fonctionnement, panne de courant ou autres incidents, on utilise généralement des moteur-freins Ces moteurs spéciaux comprennent un frein qui fait partie intégrante de la structure du moteur. Le frein de tels moteur-freins comprend un organe rotatif de freinage constitué généralement par un disque qui est directement monté sur l'arbre du moteur. Ce disque est disposé entre des organes de freinage tels qu'un plateau fixe et des patins à friction, ces derniers étant, lors du -fonctionnement du moteur, écartes du disque sous l'action d'électro-aimants.En cas de coupure volontaire ou accidentelle du courant électrique, ces patins à friction sont poussés vers lue disque sous faction de ressorts, ce qui assure le freinage et l'arrêt rapide de la rotation de l'arbre du moteur L'inconvénient de ces moteur-freins réside dans leur coût élevé. En effet, ce coût atteint généralement le double de celui d'un moteur électrique sans frein, de même puissance. Malgré le coût élevé des moteur-freins connus précités, l'utilisateur ne peut être tenté d'adapter un électro-frein à un moteur électrique classique. En effets une telle adaptation pose, d priori, de nombreuses difficultés : elle nécessite de modifier l'arbre du moteur pour l'accoupler au frein, ce qui pose des difficultés de centrage, d'équilibrage et de tenue mécanique de l'arbre, car ce dernier n'est, à origine, pas conçu pour autre accouplé à un frein. I1 est ensuite nécessaire de rendre le plateau et les patins à friction solidaires d'un bati fixe ou de la carcasse fixe du moteur, ce qui implique d'autres modifications complexes des pièces d'origine du frein ou du moteur. Une telle adaptation pose ensuite des problèmes d'encombrement et de refroidissement du moteur. En raison de toutes ces difficultés pour les applications nécessitant le freinage du moteur, l'utilisateur est actuellement réduit à utiliser des moteur-freins spéciaux. Le but de la présente invention est de surmonter les difficultés précitées en créant un frein adaptable sur un moteur électrique classique, cette adaptation pouvant être réalisée avec un minimum de transformation des pièces d'origine du moteur, et dans des conditions de prix et de sécurité très avantageuses. L'invention vise un frein pour moteur électrique, comprenant un organe rotatif de freinage monté dans un carter et au moins un organe de freinage fixe comportant une surface de friction destinée à prendre appui sur l'organe rotatif de freinage. Suivant l'invention, ce frein est caractérisé en ce que l'organe rotatif de freinage est monté sur un arbre secondaire comprenant des moyens pour le rendre solidaire en rotation de l'une des extrémités de l'arbre du moteur électrique, après en lèvement du flasque de ce moteur adjacent à ladite extrémité de l'arbre et en ce que le carter comprend des moyens pour le fixer à l'emplacement initial du flasque précité et à l'aide des organes de fixation normalement prévus pour ce dernier. Ainsi, pour transformer un moteur électrique classique en moteur-frein, il suffit d'enlever l'un des flasques du moteur, de rendre l'arbre secondaire du frein solidaire de l'arbre du moteur, et-de fixer le carter du frein à ltemplacement initial du flasque du moteur. Cette transformation ne nécessite aucun outillage complexe et peut être réalisée par du personnel peu spécialisé. De plus, un moteur électrique ainsi transformé reste conforme aux normes exigées par la construction électrique. Selon une version préférée de l'invention, l'arbre secondaire du frein comprend des moyens pour le rendre solidaire en rotation de ltextrémité arrière de l'arbre du moteur électrique, c'est-à-dire l'extrémité de l'arbre opposée à celle destinée à être accouplée à l'installation ou à la machine associée au moteur. Selon une version avantageuse de l'invention, l'arbre secondaire comprend un alésage axial dimensionné pour s'ajuster sur l'extrémité de l'arbre du moteur. Un tel mode d'accouplement permet de résoudre, d'une manière très efficace, les problèmes de centrage de cet arbre secondaire par rapport à l'arbre du moteur. De plus, cet arbre secondaire consolide 11 extrémité de l'arbre du moteur qui est ainsi apte à résister aux efforts supplémentaires engendrés par le frein. De préférence, les moyens pour rendre l'arbre secondaire solidaire en rotation de ladite extrémité de l'arbre moteur comprennent une goupille destinée à traverser radialement l'extrémité libre de l'arbre secondaire et l'extrémité adjacente de l'arbre du moteur. Avec un tel mode de liaison, la seule transformation nécessaire de l'extrémité de l'arbre du moteur est de percer un trou au travers de cette extrémité pour recevoir la goupille. L'invention vise également le procédé pour monter le frein précité sur un moteur électrique. -Selon une version préférée, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on démonte le flasque arrière du moteur électrique et on dégage ce flasque de l'extrémité correspondante de l'arbre du moteur, - on engage l'arbre secondaire du frein sur cette extrémité de l'arbre du moteur, - on rend cet arbre secondaire solidaire de l'extrémité de l'arbre du moteur au moyen d'une goupille et - on fixe le carter du frein à l'emplacement initial du flasque arrière du moteur. 'invention comprend encore, à titre de produit industriel nouveau, un moteur frein électrique comportant un arbre en deux parties emmanchées l'une dans l'autre et brochées l'une à l'autre, et comportant un carter de frein rendu solidaire de la carcasse du moteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparartront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale, avec arrachements, d'un électro-frein et d'un moteur électrique destiné à le recevoir, - la Figure 2 est une vue en coupe transversale, avec arrachement, suivant le plan II-II de la Figure 1, - la Figure 3 est une vue en coupe transversale, avec arrachement, suivant le plan III-III de la Figure 1, - la Figure 4 est une vue en coupe partielle suivant le plan IV-IV de la Figure 3, - la Figure 5 est une vue en coupe partielle suivant le plan V-V de la Figure 3, - la Figure 6 est une vue éclatée, avec arrachements, de la partie arrière d'un moteur électrique, - la Figure 7 est une vue éclatée, avec arrachements, du frein conforme à l'invention et du moteur électrique correspondant, - la Figure 8 est une vue en demi-coupe axiale du moteur frein équipé. Dans la réalisation des Figures 1 à 4, le frein l, destiné à être adapté au moteur électrique 2, comprend un disque 3 monté en rotation dans un carter 4 et un patin de freinage 5 mobile en translation vers le disque 3 et le carter 4. Le patin de freinage 5 et le carter 4 sont revêtus, sur leurs surfaces disposées en regard du disque 3, par des garnitures annulaires de friction 6. Dans l'exemple représenté, le patin de freinage 5 prend appui contre le disque 3 sous l'action de ressorts 7. Inversement, le patin de freinage 5 est écarté du disque 3 sous l'action d'une bobine électromagnétique annulaire 8. Le freinage a par conséquent lieu en cas de coupure du courant d'alimentation électrique de la bobine 8. Le patin de freinage 5 est monté coulissant par rapport à un flasque 9 qui entoure la bobine 8 vers l'arrière du frein 1, au moyen de broches 10 vissées dans le patin de freinage 5, comme indiqué sur la Figure 5. Par ailleurs, ce flasque 9 est fixé à sa périphérie au carter 4 au moyen de boulons Il comme indiqué sur la Figure 4. Conformément à l'invention, le disque rotatif 3.est monté sur un arbre secondaire 12 comprenant des moyens pour le rendre solidaire en rotation de l'extrémité 13a de l'arbre 13 du moteur électrique 2, après enlèvement du flasque 14 (représenté en traits mixtes sur la Figure 1) de ce moteur. De plus, le carter 4 du frein 1 comprend des moyens pour le fixer à l'emplacement initial 15 du flasque 14 à l'aide des organes de fixation 22 normalement prévus pour ce dernier. Dans l'exemple représenté (voir Figure 1), l'arbre secondaire 12 comprend un alésage axial 16 dimensionné pour s'aux ter sur l'extrémité 13a de l'arbre 13 du moteur électrique 2. Cette extrémité 13a de l'arbre 13 correspond à l'extrémité arrière de cet arbre 13, opposée à I'extrémit avant 13e, qui est-destinée à être accouplée à une machine. L'alésage axial 16 de cet arbre secondaire 12 comprend, à cet effet, une série d'évidements annulaires 16a, 16b, 16c, 16d, de diamètres décroissants vers le fond 16e de l'alésage 12. Ces évidements 16a, 16b, 16c, 16d, sont adaptés aux diamètres des portées cylindriques successives 13a, 13b, 13c, 13d, ménagées sur l'extrémité de l'arbre 13 du moteur 2. La portée cylindrique 13d correspond à la portée du roulement 17 (représenté en traits mixtes) initialement monté dans le flasque 14 d'origine du moteur 2.D'autre.part, l'évidement annulaire 6a ménagé à l'extrémité libre 12a de l'arbre secondaire 12 est destiné à s'ajuster sur la portée cylindrique 13d précitée. Dans l'exemple représenté (voir Figure 1), les moyens pour rendre l'arbre secondaire 12 solidaire en rotation de ltex- trémité 13a de l'arbre 13 du moteur sont constitués par une goupille 18 destinée à traverser radialement l'extrémité libre 12a dé l'arbre secondaire 12 et la portée 13d de l'arbre 13 du moteur. L'arbre secondaire 12 et l'arbre 13 du moteur 2 comprennent, à cet effet, respectivement des trous radiaux 19 et 20. Le perçage du trou 20 est la seule modification effectuée au moteur 2 pour recevoir le frein 1. On voit de plus, sur la Figure 1, que les moyens pour fixer le carter 4 du frein 1 au moteur électrique 2 comprennent une série de trous borgnes taraudés 21 ménagés sur la périphérie du carter 4, ces trous borgnes 21 étant destinés à recevoir des boulons 22 traversant longitudinalement la carcasse 23 du moteur. Ces boulons 22 remplacent les boulons d'origine pour l'assemblage du flasque arrière 14 et du flasque avant 24 à la carcasse 23 du moteur 2. On voit, d'autre part, sur la Figure 1, que l'arbre secondaire 12 comprend, au voisinage de son extrémité libre 12a, une portée cylindrique externe 25, sur laquelle est monté un roulement à billes 26, engagé dans un alésage axial 27-du carter 4. On voit, en outre, sur la Figure 1, que l'arbre secondaire 12 comprend, à l'opposé de son extrémité libre 12a, un embout 28 sur lequel est monté un ventilateur 29. Ce ventilateur 29 est-à l'origine monté sur la portée striée 13b de l'arbre 13 du moteur, à l'arrière du flasque d'origine 14 (voir Figure 6). L'arbre secondaire 12 comprend, d'autre part, à l'arrière de la portée 25 du roulement 26, des cannelures longitudinales 30 sur lesquelles est monté à coulisse le disque 3. Par ailleurs, le carter 4 comprend, sur sa face adjacente au disque 3, une surface périphérique annulaire 31 en saillie par rapport au moyeu central 32 de ce carter 4. Cette surface annulaire 3i est revêtue par la garniture de friction 6. De plus, comme on le voit sur la Figure 1, l'ensemble du frein 1 est entouré par un capot de protection 33 qui est fixé autour du carter 4 par des vis 34, comme indiqué sur la Figure 4. Le capot 33 remplace le capot de protection d'origine 35 (voir Figure 6) qui recouvre l'arrière du moteur 2. Le capot 33 sert de guide pour l'air de ventilation du moteur électrique. Pour monter le frein 1 que l'on vient de décrire, sur le moteur électrique 2, on procède, conformément à l'invention, comme suit - Dans une première étape (voir Figure 6), on enlève tout d'abord le capot de protection d'origine 35 de l'arrière du moteur 2, on retire ensuite le ventilateur 29, puis on démonte le flasque arrière 14 d'origine du moteur 2, y compris le roulement 17 de ce flasque. A cet effet, il suffit de dévisser les écrous 36 des boulons longitudinaux 37 qui rendent les flasques arrière 14 et avant 24 solidaires de la carcasse 23 du moteur. - Dans une deuxième étape (voir Figure 7), on engage l'arbre secondaire 12 du frein 1 sur l'extrémité libre 13a de l'arbre 13 du moteur 2, jusqu'à ce que l'évidement annulaire 16a de l'arbre secondaire 12 prenne appui contre la portée cylindrique 13d du roulement d'origine 17. On rend ensuite l'arbre secondaire 12 solidaire de l'arbre 13 du moteur au moyen de la goupille 18 en engageant celle-ci dans les trous 19 et 20 prévus à cet effet. On fixe ensuite le carter 4 du frein à la carcasse 23 du moteur, à l'emplacement initial du flasque arrière 14 d'origine, au moyen des boulons longitudinaux 22; Après montage du ventilateur 29 sur l'embout arrière 28 de l'arbre secondaire 12, on termine l'opération, en fixant autour du frein 1, le capot de protection 33. Le moteur terminé présente ainsi la structure montrée à la Figure 8. On voit que la mise en oeuvre du procédé de montage, conforme à l'invention, est aisée, car la seule modification à apporter au moteur électrique 2 est le perçage du trou 20 sur l'arbre 13 pour recevoir la goupille 18. Ce montage ne nécessite aucun outil spécial et peut être exécuté par un personnel peu qualifié, à raison d'environ une demi-heure de durée de montage par moteur. L'utilisation d'un arbre secondaire 12 adaptable directement sur l'arbre 13 du moteur et d'un carter 4 de frein destiné à remplacer le flasque d'origine du moteur et à être fixé à- la carcasse de ce moteur à l'aide des organes de fixation normalement prévus pour le flasque précité, permet de résoudre simultanément les problèmes de centrage du frein par rapport à l'arbre 13, de résistance suffisante à ltégard des couples de freinage et de tenue mécanique de l'arbre 13, compte tenu de la surcharge engendrée par le poids du frein 1. L'encombrement total du moteur 2 est peu augmenté du fait du montage du frein 1. En effet, cette augmentation d'encombrement est limitée sensiblement à la somme des épaisseurs du patin de freinage 5, du flasque 9 et du disque 3. Ceci est rendu possible grâce au fait que le carter 4 du frein joue simultanément les rôles d'organe de centrage et de fixation du frein par rapport au moteur 1, de flasque pour supporter le palier arrière de l'arbre 13 du moteur et de plateau de friction fixe pour le disque rotatif 3. Par ailleurs, les problèmes de refroidissement simultanés du frein 1 et du moteur électrique 2, ont été résolus d'une manière très satisfaisante, en reportant à l'arrière de l'arbre secondaire 12, le ventilateur 29 normalement fixé sur l'arbre 13 du moteur, à l'arrière de son flasque 14 d'origine. D'autre part, étant donné que l'adaptation du frein conforme à l'invention n'implique pratiquement aucune modification du moteur électrique, ce frein préfabriqué peut être monté, en tant qu'accessoire, sur pratiquement tous les moteurs électriques usuels, et ce, sans affecter les performances de ceux-ci. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'in- vention. Ainsi, le frein 1 au lieu d'être à commande électromagnétique pourrait comporter une commande mécanique, pneumatique ou hydraulique. D'autre part, le disque rotatif pourrait être remplacé par un tambour et le patin de freinage par des mâchoires. REVENDICATIONS 1. Frein pour moteur électrique, comprenant un organe rotatif de freinage monté en rotation dans un carter, et au moins un organe de freinage fixe comportant une surface de friction destinée à prendre appui sur l'organe rotatif de freinage, caractérisé en ce que l'organe rotatif de freinage est monté sur un arbre secondaire comprenant des moyens pour le-rendre solidaire en rotation de l'une des extrémités de 11 arbre du moteur électrique après enlèvement du flasque de ce moteur adjacent à ladite extrémité de l'arbre, et en ce que le carter comprend des moyens pour le fixer à l'emplacement initial du flasque précité et à l'aide des organes de fixation normalement prévus pour ce dernier. 2. Frein conforme à l a r es en dicatio n 1 dsractéris é en ce que ledit arbre secondaire comprend des moyens pour le rendre solidaire en rotation de l'extrémité arrière de l'arbre du moteur électrique. 3. Frein conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre secondaire comprend un alésage axial dimensionné pour s'ajuster sur l'extrémité de l'arbre du moteur. 4. Frein conforme à l'une quelconque des-revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour rendre l'arbre secondaire solidaire en rotation de ladite extrémité de l'arbre moteur comprennent une goupille destinée à traverser radialement l'extrémité libre de l'arbre secondaire et l'extrémité adjacente de l'arbre du moteur. 5. Frein conforme à l'une quelconque des revendications à à 4, caractérisé en ce que les moyens pour fixer le carter au moteur comprennent des trous borgnes taraudés ménagés sur la périphérie du carter, ces trous borgnes étant destinés à recevoir des boulons traversant longitudinalement le moteur à l'emplacement des boulons d'origine prévus pour la fixation des flasques avant et arrière dU moteur. 6. Frein conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre secondaire comprend une portée cylindrique sur laquelle est monté un roulement à billes ou ana logue centré par rapport au carter et en ce que l'alésage de l'arbre secondaire comprend à son extrémité libre un évidement annulaire destiné à s'ajuster sur un épaulement annulaire ménagé sur ladite extrémité de l'arbre du moteur. 7. Frein conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ledit épaulement annulaire de l'arbre du moteur est constitué par la portée cylindrique du roulement à billes ou analogue initialement monté sur cet arbre et dans le flasque d'origine du moteur. 8. Frein conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arbre secondaire comprend à son extrémité opposée à l'alésage un embout sur lequel est monté le ventilateur normalement prévu sur l'extrémité de 11 arbre du moteur à l'arrière de son flasque d'origine. 9. Frein conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, organe rotatif de freinage étant constitué par un disque, caractérisé en ce que ce disque est monté coulissant sur des cannelures ménagées sur l'arbre secondaire. 10. Frein conforme å l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la face du carter adjacente à ltor- gane rotatif de freinage comprend une surface périphérique annulaire comprenant des moyens de friction. 11. Frein conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le frein est entouré par un capot de protection comportant des moyens pour le fixer au moteur électrique en remplacement du capot normalement prévu à l'arrière de ce moiteur, ce capot de protection servant de guide pour l'air de ventilation du moteur. 12. A titre de produit industriel nouveau, un moteurfrein électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre en deux parties emmanchées l'une dans l'autre et brochées l'une à l'autre et comprenant un carter de frein rendu solidaire de la carcasse d moteur. 13. Procédé pour monter un frein conforme à l'une quelconque des revendications 1 à Il sur un moteur électrique, carac térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on démonte le flasque arrière du moteur électrique et on dégage ce flasque de l'extrémité adjacente de l'arbre du moteur, - on engage l'arbre secondaire du frein sur cette extrémité de l'arbre du moteur, - on rend cet arbre secondaire solidaire de l'extrémité de l'arbre du moteur au moyen d'une goupille et - on fixe le carter du frein à l'emplacement initial du flasque arrière du moteur. 14. Procédé conforme à la revendication 13, l'extrémité arrière de l'arbre du moteur comprenant un ventilateur monté en rotation entre le flasque arrière et un capot de protection, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on démonte le capot de protection et le ventilateur, - on procède ensuite comme défini à la revendication 13, - on fixe le ventilateur à l'arrière de l'arbre secondaire du frein et - on recouvre le frein par un capot de protection que l'on fixe au moteur à l'emplacement du capot d'origine de ce dernier.