Brevet FR2515442A1 — publié le 19830429

i 5442 Perfectionnements aux rotors des ralentisseurs électromagnétiques. L'invention est relative aux rotors induits des ralentisseurs électromagnétiques, notamment pour véhi- cules, rotorscomprenant au moins un disque en matière ferromagnétique propre à défiler en regard d'une cou- ronne statorique de pôles électromagnétiques alterna- tivement positifs et négatifs dont il n'est séparé que par un entrefer, ce disque étant alors freiné et échauf- fé du fait de la création de courants de Foucault dans sa masse. Elle vise plus particulièrement, parmi ces rotors, ceux dont le disque est relié à une bague de fixation par une couronne de bras, de préférence coudés et incur- vésformant ailettes de ventilation, les portions de plus grand diamètre de ces bras faisant saillie sur la face du disque opposée à l'entrefer et les crétes de ces portions étant réunies entre elles par une joue annulaire paral- lèle au disque, l'ensemble du disque, du moyeu, des bras et de la joue formant un seul bloc moulé. Si l'on appelle D le diamètre extérieur du dis- que et a la distance axiale entre les faces en regard du disque et de la joue, le rapport D/a est générale- ment compris, dans les réalisations connues, entre 10 et 16. Il résulte de la relative petitesse de ce rap- port que, pour un diamètre extérieur D donné du disque, la joue est relativement éloignée de ce disque, ce qui définit entre ces deux éléments un volume relativement important pour l'air de ventilation et, partant, une consommation d'énergie relativement élevée pour l'en- traînement mécanique du rotor. L'invention a pour but, surtout, de réduire cette consommation d'énergie mécanique pour une valeur donnée de la puissance calorifique susceptible d'être dissi- pée par le rotor lors du fonctionnement du ralentis- seur, et accessoirement d'alléger ledit rotor. A cet effet les rotors du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que le rapport D/a est compris dans ceux-ci entre 16 et 25, étant de préférence compris entre 19 et 23. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes la joue annulaire recouvre au moins la totalité des portions, des bras-ailettes, qui font axialement saillie sur le disque, le diamètre intérieur de cette joue étant au maximum supérieur au diamètre intérieur du disque d'une longueur égale à 5 % de la largeur radiale de la joue, dans un rotor selon l'alinéa précédent, le diamè- tre intérieur de la joue annulaire est inférieur au diamètre intérieur du disque, les canaux de ventilation qui sont formés entre le disque et la joue sont relativement longs radiale- ment et étroits axialement, le rapport entre la lar- geur radiale de la joue et la distance axiale séparant cette joue du disque étant supérieur à 3 et de préfé- rence compris entre 3,5 et 6, la largeur radiale de la joue est relativement grande, le rapport entre cette largeur et le rayon intérieur de cette joue étant supérieur à 0,5, de préférence compris entre 0, 65 et 1,1. *L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions 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 des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre dans un but comparatif un rotor connu de ralentisseur électromagné- tique en demi-coupe axiale. La figure 2 montre, également en demi-coupe axiale, un tel rotor établi selon l'invention. La figure 3 montre, encore en demi-coupe axiale, une variante également conforme à l'invention d'un tel rotor. Le mot "rotor" est utilisé dans le présent texte io pour désigner plus précisément chacune des pièces ferromagnétiques moulées, de l'ensemble rotorique d'un ralentisseur électromagnétique ou "a courants de Foucault", qui comporte un disque induit. Comme on le sait, un tel disque est solidarisé avec l'arbre à ralentir, tel que l'arbre de transmis- sion d'un véhicule, et il est monté de façon à pouvoir défiler devant le stator du ralentisseur, ou plus pré- cisément devant une couronne de pôles inducteurs alter- nativement positifs et négatifs faisant partie de ce stator, avec interposition d'un entrefer, le disque en question étant alors le siège de courants de Foucault qui se traduisent par un freinage et un échauffement de ce disque. L'ensemble rotorique en question comprend un autre élément, tel qu'un manchon, moyeu ou plateau central, fixé lui-même par boulonnage ou de toute au- tre façon désirable sur l'arbre à ralentir, le "rotor" ici considéré étant de son côté fixé sur ledit élément. D'une façon connue en soi, le rotor en question est formé par une pièce monobloc moulée en un matériau ferromagnétique tel qu'un acier mi-dur ou faiblement allié, comprenant: un disque induit 1, une bague de fixation 2 de diamètre moyen inférieur au diamètre intérieur du disque, percée d'alésagesaxiaux 3, filetés ou non, destinés à recevoir les boulons de fixation, une couronne d'ailettes de ventilation 4 faisant saillie sur la face,du disque 1, opposée à sa face des- tinée à délimiter l'entrefer, certaines au moins de ces ailettes (notamment une sur deux ou une sur trois) étant prolongées vers l'axe 4 e façon à former des bras 41 re- liant le disque à la bague 2, et une jante ou joue annulaire 5 s'étendant parallè- lement au disque et reliant les crêtes des portions de plus grand diamètre des ailettes 4 de façon à former entre ces ailettes, le disque et la joue des canaux de guidage 6 pour l'air de ventilation. Les ailettes 4 et les bras 41 qui les prolon- gent éventuellement sont de préférence incurvés vers l'arrière par rapport au sens de rotation du rotor, si l'on considère les rayons croissants, ainsi qu'il a été décrit dans le brevet FR N O l 180 373. En outre, les bras 41 sont de préférence axia- lement coudés, comme dans les modes de réalisation illus- trés, de façon à "rentrer" axialement la bague 2 vers l'intérieur du stator et à réduire ainsi l'encombrement axial de la portion centrale du rotor. Mais lesdits bras 4 pourraient également être "droits" en ce sens que leurs lignes moyennes demeurent sensiblement contenues dans un même plan transversal. Le nombre des bras 41 de chaque rotor est avantageusement égal à huit et le nombre total de ses ailettes 4, à seize. La figure 1 illustre un mode de réalisation connu d'un rotor tel que décrit ci-dessus. Si on appelle D le diamètre extérieur de ce rotor, c'est-à-dire le diamètre extérieur de son disque 1, et a la distance axiale moyenne entre les deux faces en regard de ce disque et de la joue 5, le rapport D/a entre ces deux diamètres est, dans les réalisations connues, relativement petit, étant généralement compris entre 10 et 16. En d'autres termes, la dimension a est relati- vement importante pour une valeur donnée du diamètre D. Le volume disponible pour l'air de ventila- tion est donc relativement important. Il en résulte certes que l'évacuation des ca- lories engendrées dans le disque 1 lors du fonctionne- ment du ralentisseur est relativement efficace, mais aussi que l'énergie nécessaire à l'entraînement mécani- que du rotor, fonctionnant "en ventilateur", est relati- vement élevée. Cette valeur relativement élevée ne serait guère un inconvénient si l'énergie en question ne devait être dépensée que lors des mises en service du ralen- tisseur. Mais ce n'est pas le cas lorsque le rotor doit être entraîné même à froid, c'est-à-dire en dehors des périodes d'excitation du ralentisseur, ainsi qu'il est usuel pour les ralentisseurs de véhicules. L'invention se propose de réduire cette éner- gie mécanique nécessaire pour entraîner le rotor tout en conservant à la ventilation une capacité suffisante pour dissiper les calories engendrées dans le disque lors des mises en service du ralentisseur. On sait en effet que le couple maximum de dé- célération susceptible d'être engendré par un ralentis- seur électromagnétique en régime permanent est direc- tement lié à cette capacité de dissipation. A cet effet, selon l'invention, on réduit la dimension a, toutes choses égales par ailleurs, en donnant au rapport D/a une valeur supérieure à 16, cette valeur étant généralement comprise entre 16 et 25, et de préférence entre 19 et 23. En d'autres termes, on peut dire que la valeur préférée pour le rapport en question est de l'ordre de 21 à + 10 % près, alors qu'il était inférieur à 16 dans les réalisations antérieurement connues. C'est une telle valeur qui a été adoptée pour chacun des deux rotors visibles sur les figures 2 et 3, lesquelles diffèrent essentiellement par le diamètre relatif de la bague de fixation 2: ce diamètre est plus grand dans le cas de la figure 3 que dans celui de la figure 2, le rotor de cette figure 3 étant plus particulièrement destiné à équiper un ralentisseur du genre de ceux, désignés sous la marque FOCAL, montésen porte-à-faux sur la sortie d'une boite de vitesses ou sur l'entrée d'un pont de véhicule. La réduction ainsi apportée à la dimension a présente plusieurs conséquences. En particulier, il en résulte une réduction globale de la section droite offerte au courant d'air de ventilation V à la sortie des canaux 6: il convient donc de réduire dans la même proportion la section droite offerte audit courant d'air V à l'entrée desdits canaux. A cet effet, l'on élargit radialement la joue 5 en réduisant son diamètre intérieur, toutes choses égales par ailleurs. En d'autres termes, au lieu que cette joue soit constituée par une rondelle relativement étroite cou- vrant seulement la périphérie des portions, des ailettes , faisant axialement saillie sur le disque 1, on cons- titue ladite joue par une rondelle relativement large s'étendant radialement sur au moins la plus grande partie de l'étendue radiale du disque lui-même (figure 2) et pouvant même déborder largement au-delà de cette étendue vers l'axe commun (figure 3). Dans le cas de la joue la plus étroite (figure 2), son rayon intérieur n'est supérieur que de quelques millimètres à celui du disque, la différence entre ces rayons intérieurs correspondant au maximum à 5 % de la largeur radiale de ce disque: à titre de comparaison, dans les réalisations connues, la largeur radiale de la portion intérieure, du disque, "découverte" par la joue était généralement supérieure au quart de la lar- geur radiale de ce disque. Dans leur zone de raccordement au bord intérieur de la joue 5, les bras 4 peuvent présenter une crête affleurant à la surface externe plane et transversale de cette joue de façon à prolonger intérieurement cette surface, comme visible sur la figure 2, ou peuvent être totalement recouverts par ladite joue, comme visible sur la figure 3. D'une façon générale-, on peut dire que le rap- port entre la largeur radiale b de la joue 5 et le rayon intérieur r de cette joue, rapport qui définit la largeur relative de la rondelle, était inférieur à 0,5 dans les réalisations connues et devient ici supérieur à 0,6, étant de préférence compris entre 0,65 et 1,1. De même, le rapport entre ladite largeur b et la distance axiale a entre la joué et le disque, rapport qui définit l'allongement et l'étroitesse des canaux 6, était inférieur à 2 dans les réalisations connues et devient ici supérieur à 3, étant de préférence compris entre 3,5 et 6. L'augmentation de la largeur radiale b de la joue 5 présente elle-même l'avantage d'augmenter la su- perficie, des faces interne et externe de cette joue, qui est exposée à l'air ambiant et donc la capacité de dissipation calorifique de cette joue par convection. Comme en même temps ladite joue est plus proche du disque que dans les réalisations connues, elle re- çoit plus de calories de celui-ci. Il résulte de l'ensemble de ces deux raisons que la joue 5 participe plus à la dissipation calorifi- que que dans les réalisations connues. On peut observer en outre que, malgré l'augmen- tation de la largeur radiale b de la joue, le poids global du rotor est fortement réduit du fait du raccour- cissement axial des a Jiettes de ventilation: cet allè- gement atteint 3 kg pour chaque rotor dont le diamètre extérieur est de l'ordre de 500 mm, ce qui correspond a un allégement de 6 kg dans le cas d'un ralentisseur présentant deux tels rotors symétriques. L'expérience montre que, d'une façon surprenante, l'adoption des valeurs dimensionnelles ci-dessus men- tionnées entraîne une réduction sensible pouvant atteindre et même largement dépasser 30 % sur l'éner- gie mécanique nécessaire à l'entraînement du rotor et- que cette réduction n'est pas obtenue au détriment de la capacité de dissipation calorifique de ce rotor, cette capacité étant pratiquement conservée à moins de 5 % près. Il est à noter que les valeurs diménsionnelles proposées selon l'invention définissent des gammes tota- lement extérieures aux valeurs correspondantes des réalisations connues. Ces gammes sont limitées, dans leurs zones les plus éloignées des valeurs connues, par la nécessité de conserver une capacité de dissipation calorifique suf- fisante du rotor. Il n'est en effet pas question ici de réduire l'énergie nécessaire à l'entraînement du rotor à une valeur telle qu'elle compromette ladite capacité: le choix des gammes dimensionnelles selon l'invention re- présente le compromis optimum permettant de réduire au maximum le premier facteur (énergie d'entraînement) sans réduire de façon appréciable le second facteur (capacité de dissipation). En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un rotor de ralentisseur dont la-constitution et les avantages (réduction de l'énergie mécanique d'entraînement, allè- gement, raccourcissement axial global) résultent suf- fisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. -410 REVENDICATIONS 1 Rotor induit de ralentisseur électromagnéti- que, comprenant un disque ( 1) relié à une bague de fixa- tion ( 2) par une couronne de bras ( 4,41) formant ailet- tes de ventilation, les portions de plus grand diamètre de ces bras faisant saillie sur le disque et leurs crê- tes étant réunies entre ellespar une joue annulaire ( 5) parallèle au disque, l'ensemble du disque, du moyeu, des bras et de la joue formant un seul bloc moulé, caracté- risé en ce que le rapport entre le diamètre extérieur (D) du disque et la distance axiale (a) entre les faces en regard du disque et de la joue est compris entre 16 et 25. 2 Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport D/a est compris entre 19 et 23. 3 Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la joue annulaire ( 5) recouvre au moins la quasi totalité des portions, des bras-ailettes ( 4), qui font axialement saillie sur le disque ( 2), le diamètre intérieur de cette joue étant au maximum supérieur au diamètre intérieur du disque d'une longueur égale à 5 % de la largeur radiale de la joue. 4 Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la joue annulaire ( 5) est inférieur au diamètre intérieur du disque ( 1). Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les canaux de ventilation ( 6) qui sont formés entre le disque ( 1) et la joue ( 5) sont relativement longs radialement et étroits axialement, le rapport entre la largeur radiale de la joue et la distance axiale séparant cette joue du disque étant supérieur à 3. 6 Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport entre la largeur radiale de la joue ( 5) et la distance axiale séparant cette joue du disque ( 1) est compris entre 3,5 et 6. 7 Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la largeur radia- le de la joue ( 5) est relativement grande, le rapport entre cette largeur et le rayon intérieur de cette joue étant supérieur à 0,5. 8 Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport entre la largeur radiale de la joue ( 5) et le rayon intérieur de cette joue est compris entre 0,65 et 1,1.