Brevet FR2548308A1 — publié le 19850104

i 2548308 La présente invention concerne un appareil de freinage du type dans lequel des freins à friction viennent s'engager de part et d'autre d'une armature rotative en vue d'appliquer une force de freinage à cette dernière Un appareil de freinage de ce type est parfois appelé "frein à calibre" La présente invention concerne un frein électromagnétique à calibre. Dans un type de frein électromagnétique à calibre de la technique antérieure, l'armature est constituée de deux disques juxtaposés et pratiquement séparés magnétiquement qui tournent à l'unisson. Les disques sont disposés entre des jeux de freins à friction à commande électromagnétique qui, lorsqu'ils sont mis en action, sont entraînés magnétiquement dans une position dans laquelle ils viennent s'engager par friction sur les côtés des disques. Chacun de ces freins électromagnétiques à friction 20 comprend un électroaimant comportant au moins deux pôles de polarités magnétiques opposées Lorsque chaque électro-aimant est excité, un flux magnétique coupe à travers un entrefer défini entre le disque et un des pôles, se fraye un chemin soit radialement, soit 25 circonférentiellement à travers le disque, puis coupe à travers l'entrefer dans la direction opposée vers l'autre pôle, en ayant pour effet d'entraîner le frein dans une position dans laquelle il vient s'engager par friction sur le disque Dans un frein à calibre de ce type, il n'existe aucune interaction substantielle entre les parcours de flux contrôlés des deux freins électromagnétiques à friction opposés, étant donné que l'armature est constituée de deux disques pratiquement séparés magnétiquement Etant donné que l'armature né35 cessite deux disques, elle est assez massive, si bien f qu'une armature de grand diamètre possède une inertie relativement forte. Dans un autre type de frein électromagnétique à calibre, l'armature est constituée d'un seul disque qui est disposé entre les freins à friction opposés d'un jeu Toutefois, un seul de ces freins à friction est actionné directement par voie magnétique Lorsque ce frein (appelé frein principal) est actionné et entraîné magnétiquement dans une position dans laquelle 10 il vient s'engager par friction sur un côté du disque de l'armature, le flux se fraye un chemin axialement à travers le disque en direction de l'autre frein à friction (appelé frein asservi) et il entraîne celuici dans une position dans laquelle il vient s'engager 15 par friction sur le côté opposé du disque de l'armature Afin d'amener le flux à se frayer un chemin axialement à travers le disque entre le frein principal et le frein asservi, il est nécessaire de former des rainures courbes dans le disque d'armature entre chaque 20 groupe de pôles du frein principal Ces rainures ont tendance à affaiblir l'intégrité structurale du disque et, en outre, elles doivent être formées en des points radiaux différents dans des disques de différents diamètres. L'objet général de la présente invention est de fournir un nouveau frein électromagnétique à calibre perfectionné capable d'engendrer un couple de freinage relativement élevé et pouvant être utilisé avec un seul disque d'armature relativement mince dans lequel 3 C il n'est pas nécessaire de former des rainures. Suivant la présente invention, on prévoit un frein électromagnétique à calibre comprenant une armature rotative définie par un seul disque réalisé en une matière à faible réluctance, des premier et second 35 électro-aimants situés sur les côtés opposés dirigés axialement du disque, chacun de ces électro-aimants comportant des première et seconde faces polaires tournées vers le disque, les première et seconde faces polaires de chaque électro-aimant étant pratique5 ment en alignement avec les faces polaires respectives de l'autre électro-aimant, un moyen destiné à exciter le premier électro-aimant en amenant ainsi la premiere face polaire de ce dernier à prendre une polarité et la seconde face polaire de cet électro-aimant, à prendre la polarité opposée, ainsi qu'un moyen destiné à exciter le second électro-aimant en amenant ainsi la première face polaire de celui-ci à prendre la polarité opposée et la seconde face polaire de ce second électro-aimant, à prendre la première polari" 5 té, de telle sorte que le flux magnétique engendré par ces moyens se fraye un parcours s'étendant de la première face polaire du premier électro-aimant et à travers le disque jusqu'à la première face polaire du second électroaimant, puis de la seconde face polai20 re du second électro-aimant et dans la direction inverse à travers le disque jusqu'à la seconde face polaire du premier électro-aimant. Etant donné que l'on peut utiliser un seul disque d'armature mince avec le frein, le disque peut 25 avoir un diamètre relativement grand afin de permettre l'obtention d'un couple de freinage élevé, cependant que l'inertie de ce disque est maintenue à une valeur relativement faible en raison de son épaisseur réduite En outre, des armatures de tous diamètres peu30 vent être de simples disques pleins dans lesquels il n'est pas nécessaire de former des rainures courbes en différents endroits et qui ne sont pas ainsi affaiblis par ces rainures. En résumé, l'invention consiste en un nouveau 35 frein électromagnétique à calibre perfectionné dans le- quel les pôles alignés de freins à friction à commande électromagnétique opposés sont polarisés dans des directions opposées afin d'amener le flux engendré par chaque frein à se frayer un chemin axialement à travers le disque d'armature en direction de l'autre frein, tout en provoquant une interaction entre les freins en vue d'engendrer un couple de freinage supérieur à celui que l'on obtiendrait si les deux freins agissaient indépendamment l'un de l'autre. Ces objets et avantages de l'invention, ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en éléva15 tion latérale d'un nouveau frein électromagnétique à calibre perfectionné renfermant les caractéristiques exceptionnelles de la présente invention; la figure 2 est une vue partielle en bout du frein illustré en figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle agrandie prise pratiquement suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et la figure 4 est une vue schématique du circuit électrique destiné à exciter les électro-aimants 25 du frein illustré en figure 1. Comme le montrent les dessins à titre d'illustration; l'invention est mise en oeuvre dans un frein électromagnétique à calibre 10 en vue d'appliquer un couple de freinage à une armature circulaire 11 fixée 30 à un arbre rotatif 13 Dans la forme de réalisation illustrée, le frein à calibre est constitué de deux freins à friction à commande électromagnétique 14 et 14 ' Le frein électromagnétique à friction 14 est 35 fixé à un support de montage 16 et est situé d'un c 6 té de l'armature 11 Le frein 14 ' est fixé à un support de montage identique 16 ' et est situé sur le côté opposé de l'armature Les deux supports de montage sont raccordés, par leurs extrémités supérieures, à une boite de jonction électrique 18 située au-dessus de l'armature et conçue pour être ancrée dans un organe rigide fixe (non représenté) Dès lors, les freins sont disposés de part et d'autre de l'armature 1 l et, lorsqu'ils sont excités, ils viennent s'engager sur O 10 les côtés opposés de cette dernière pour ralentir ou arrêter l'arbre 13. Les freins 14 et 14 ' sont identiques et, par conséquent, seule la structure du frein 14 sera décrite en détail Pour des raisons de simplicité, tel qu'il est illustré ici, chaque frein est généralement semblable au frein illustré dans les figures 8 et 9 du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 172 242 Toutefois, il est entendu que chaque frein peut être construit conformément aux enseignements du brevet des 20 Etats-Unis d'Amérique 4 344 056. Comme le montre la figure 3, le frein électromagnétique à friction 14 comprend une plaque oblongue plate 20 qui peut être découpée à l'emportepièce dans une tôle d'acier ou d'un autre métal ayant une faible 25 réluctance magnétique Un goujon cylindrique 21 définissant un pôle magnétique d'une première polarité est fixé rigidement au centre de la plaque et supporte une bobine 22 Cette bobine est d'une construction bien connue et elle comprend un enroulement à plusieurs spires comportant des conducteurs 23 et 24 (figure 2) qui s'étendent jusqu'à la boite de jonction électrique 18 La bobine est conçue pour être excitée sélectivement par une source de tension de courant continu appropriée 25 (figure 4) qui est raccordée aux conduc35 teurs à la boite de jonction électrique 18. 2548308. De part et d'autre du goujon 21, sont prévus deux goujons cylindriques supplémentaires 26 et 27 définissant des pôles magnétiques qui sont d'une polarité opposée à celle du pôle défini par le goujon 21. Ces goujons 26 et 27 sont également fixés rigidement à la plaque 20 et ils sont équidistants du goujon 21. Tous ces goujons sont réalisés en acier, le goujon 21 étant plein, tandis que les goujons 26 et 27 sont tubulaires. Le frein 14 est complété par un bloc oblong en une matière à fricton qui est liée à la plaque 20. Ce bloc 30 comporte des trous destinés à recevoir les goujons 21, 26 et 27, ainsi qu'une cavité dans laquelle vient se loger la bobine 22 Les extrémités exté15 rieures des trois goujons sont pratiquement affleurantes à la face extérieure plate du bloc à friction. Chacun des freins 14, 14 ' prend appui sur son support de montage associé 16, 16 ' à l'intervention de deux broches 33 (figures 1 et 2) qui ressortent dans 20 les goujons 26 et 27 en y étant engagées par glissement. Des ressorts hélicoïdaux 34 sont montés de manière télescopique pardessus ces broches et sont comprimés entre le support de montage 16 et la plaque 20 Ces ressorts agissent pour pousser le bloc à friction 30 du frein dans une position dans laquelle il vient s'engager avec un frottement très leger sur l'armature 11. Suivant la présente invention, le frein électromagnétique à friction 14 est conçu pour agir de manière exceptionnelle conjointement avec le frein 14 ' 30 afin que l'ensemble du frein à calibre 10 puisse engendrer un couple de freinage relativement élevé, tout en permettant l'utilisation d'un seul disque d'armature 11 qui est relativement mince dans le sens axial et qu'il n'est pas nécessaire de rainurer ou de perforer d'une 35 autre manière Etant donné que l'on a la possibilité 25483 O d'utiliser une seule armature mince, l'inertie de cette dernière est relativement réduite, si bien que le couple de freinage requis pour immobiliser l'armature est plus faible et que l'on dispose d'un couple plus 5 élevé pour arrêter l'arbre 13 En outre, le coût de fabrication d'armatures de différents diamètres est réduit, étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'y former des rainures en différents points radiaux. Dans la forme de réalisation illustrée ici, l'armature 11 est constituée d'un disque circulaire relativement mince réalisé en acier ou en une autre matière à faible réluctance Ce disque est boulonné à un moyeu 35 qui est à son tour fixé à l'arbre 13 La partie centrale du disque d'armature comporte une ou15 verture destinée à recevoir le moyeu 35, mais la surface de freinage du disque est pleine et non perforée. Les freins à friction 14 et 14 ' sont disposés face à face en étant localisés de telle sorte que les pôles 21, 26 et 27 du frein 14 soient alignés radiale20 ment et circonférentiellement avec les pôles 21 ', 26 ' et 27 ' respectivement du frein 14 ' Lorsque les bobines 22 et 22 ' sont excitées, suite au flux magnétique ainsi créé, les freins 14 et 14 ' sont attirés magnétiquement vers l'armature 11 Les freins sont ainsi 25 déplacés le long des broches 33 et en direction de l'armature pour amener les blocs à friction 30 à venir s'engager avec un ajustage serré sur l'armature et lui appliquer un couple de freinage Lors de la mise en oeuvre de l'invention, les bobines 22 et 22 ' des deux freins 14 et 14 ' sont excitées de telle sorte que les pôles d'un frein aient une polarité magnétique opposée à celle des pôle de l'autre frein En conséquence, le flux magnétique a pour effet non seulement d'attirer les deux freins vers 35 l'armature 11, mais également d'attirer ces freins l'un vers l'autre, de façon à accroître le couple de freinage au-delà du couple maximum qui pourrait être obtenu par les deux freins agissant séparément. Dans le présent exemple, la polarisation des pôles 21, 26 et 27 du frein 14 dans un sens opposé à celle des pôles 21 ',26 ' et-27 ' du frein 14 ' est effectuée en raccordant la bobine 22 du frein 14 à la source de tension de courant continu 25 d'une manière inverse de celle du raccordement de la bobine 22 ' du frein 14 ' à cette source de tension Par exemple, en supposant que les enroulements des deux bobines sont enroulés dans la même direction, le conducteur 23 de la bobine 22 est raccordé au côté positif de la source de tension 25, tandis que le conducteur correspondant 15 23 ' de la bobine 22 ' est raccordé au côté négatif de la source de tension (voir figure 4) Inversement, les conducteurs 24 et 24 ' des bobines 22 et 22 ' sont raccordés aux côtés négatif et positif respectivement de la source de tension. Selon la disposition décrite ci-dessus, on peut supposer que le pôle central 21 du frein 14 constitue un pôle "nord", tandis que les deux pôles extérieurs 26 et 27 du frein 14 constituent des pôles "sud". Etant donné que le frein 14 ' est d'une polarité opposée, 25 son pôle central 21 ' est un pôle "sud", tandis que ses deux pôles extérieurs 26 ' et 27 ' sont des pôles "nord". Lorsque les bobines 22 et 22 ' sont excitées, un flux magnétique est engendré par les deux bobines. Comme le montre la figure 3, le flux engendré par la 30 bobine 22 du frein 14 se fraye un chemin en dehors du pôle "nord" 21 de ce dernier et passe axialement à travers l'armature 11 en direction du pôle "sud" 21 'du frein 14 ', puis se dirige vers la plaque 20 ' de ce frein A la plaque 20 ', le flux se scinde en deux par35 cours, le flux de chaque parcours se frayant un che- 9 25483 cs min en dehors du pôle "nord" 26 ' ou 27 ' du frein 14 ', il retraverse axialement l'armature 11, pénètre dans le pôle "sud" 26 ou 27 du frein 14, puis traverse la plaque 20 de ce frein et revient ensuite au pâle "nord" 21 En même temps, le flux engendré par la bobine 22 ' suit des parcours qui coïncident avec les parcours suivis par le flux qu'engendre la bobine 22 En d'autres termes, le flux engendré par la bobine 22 ' se fraye un chemin en dehors de chaque pôle "nord" 26 ', 27 ' du frein 14 ', il travers l'armature 11 en direction des pôles "sud" alignés 26, 27 du frein 14, puis se dirige vers la plaque 20 de ce frein Ce flux circule ensuite vers le pôle "nord" 21 du frein 14, il retraverse l'armature 11 en direction du pôle "sud" 21 ' du frein 15 14 ' et, enfin, il suit deux parcours passant à travers la plaque 20 ' de ce frein, pour revenir aux pôles "nord" 26 ' et 27 ' de celui-ci. En conséquence, le flux engendré par chaque frein 14, 14 ' passe axialement à travers l'armature 11 20 et traverse l'autre frein, de telle sorte qu'il y ait une inteaction entre les flux des deux freins En conséquence, chaque frein est non seulement attiré vers l'armature 11 par son propre flux, mais il est également attiré vers cette armature par le flux de l'autre 25 frein Grâce à cette inteaction des flux, les freins peuvent engendrer un couple supérieur à celui que l'on pourrait obtenir si les deux freins agissaient tout à fait indépendamment l'un de l'autre De plus, l'armature transmet le flux axialement entre les freins et il 30 n'est pas nécessaire qu'elle soit constituée soit d'un disque épais, soit de disques espacés dans le but d'isoler le flux d'un frein de celui de l'autre frein En conséquence, l'inertie de l'armature est relativement faible En outre, il n'est pas indispensable de for35 mer des rainures dans l'armature en vue de déterminer les parcours de flux corrects, si bien que l'on peut non seulement conférer une structure robuste à cette armature, mais que l'on peut également fabriquer des armatures de tous diamètres d'une manière économique, comparativement à des armatures à rainures. REVENDICATIONS 1 Frein électromagnétique à calibre comprenant une armature rotative ( 11) définie par un seul disque réalisé en une matière à faible réluctance, des premier et second électro-aimants ( 14,14 ') situés sur les côtés opposés dirigés axialement de ce disque ( 11), chacun de ces électro- aimants ( 14,14 ') comportant des première et seconde faces polaires tournées vers le disque ( 11), les première et seconde faces polaires de chaque électro-aimant ( 14,14 ') étant pratii O quement en alignement avec les faces polaires respectives de l'autre électro-aimant, un moyen destiné à exciter le premier électro-aimant ( 14) en amenant ainsi la première face polaire de ce dernier à prendre une polarité et la seconde face polaire de cet électro15 aimant, à prendre la polarité opposée, ainsi qu'un moyen destiné à exciter le second électro-aimant ( 14 ') en amenant ainsi la première face polaire de celui-ci à prendre la polarité opposée et la seconde face polaire de ce second électro-aimant, à prendre la première 20 polarité, de telle sorte que le flux magnétique engendré par ces moyens se fraye un parcours s'étendant de la première face polaire du premier électro-aimant ( 14) et à travers le disque ( 11) jusqu'à la première face polaire du second électro-aimant ( 14 '), puis de la seconde face polaire du second 25 électro-aimant ( 14 ') et dans la direction inverse à travers le disque ( 11) jusqu'à la seconde face poliredhpemierélerb-ariant( 14). 2 Frein électromagnétique à calibre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature ( 11) est pratiquement non perforée, tandis qu'elle est 30 relativement mince dans le sens axial. 3 Frein électromagnétique à calibre suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des électro-aimants ( 14,14 ') comprend une troisième face polaire, les troisièmes faces polaires des deux électro-aimants ( 14,14 ') étant pratiquement en aligne- ment l'une avec l'autre, les moyens d'excitation amenant la troisième face polaire de chaque électroaimant à prendre la même polarité que la première face polaire de cet électro-aimant.