Brevet FR2594759A1 — publié le 19870828

Perfectionnements aux rotors induits des ralentisseurs électromagnétiques. L'invention est relative aux rotors induits des ra- lentisseurs électromagnétiques, notamment pour véhicules, rotors comprenant au moins un disque en matière ferromagnéti- que propre à défiler en regard d'une couronne statorique de pôles électromagnétiques alternativement positifs et négatifs dont il n'est séparé que par un entrefer, ce disque étant alors freiné et échauffé 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 interne par une couronne de bras inclinés sur les rayons correspon- dants de façon à former des ailettes de ventilation, les por- tions de plus grand diamètre de ces bras faisant saillie axialement sur la face du disque opposée à l'entrefer, et les crêtes de ces portions étant réunies entre elles par une joue annulaire. L'ensemble du disque, de la bague, des bras et de la joue est généralement constitué par un seul bloc moulé-en acier. L'évacuation des calories engendrées dans le disque d'un tel rotor par les courants de Foucault, lors de la mise en service du ralentisseur équipé de ce rotor, se fait essen- tiellement par conduction vers la joue à travers les bras et par rayonne- ment et convection à partir du disque, des bras et de la joue, ce dernier phénomène étant fortement renforcé par ventilation: en effet le profil d'ailettes adopté pour les bras fait jouer au rotor un rôle de ventilateur en balayant par un courant d'air de refroidissement les surfaces chaudes à refroidir du disque, des bras et de la joue, surfaces qui délimitent alors des canaux pour ledit courant d'air. Dans les modes de réalisation connus, les faces délimitant intérieurement les canaux de ventilation ne pré- sentent pas d'aspérités notables et le refroidissement du disque laisse à désirer. C'est ainsi que ce disque peut être porté au rouge, sa température atteignant ou même dépassant une valeur de l'ordre de 700 C, alors que la joue demeure à une tempéra- ture inférieure à 500 C. Or, il importe de refroidir efficacement le disque. En effet, le couple de ralentissement susceptible d'être engendré par le ralentisseur équipé de ce disque est réduit dans une proportion considérable lorsque ce disque s'échauffe. C'est ainsi que ce couple peut décroître d'une va- leur C à une valeur C/3, pour des valeurs données de la vites- se de rotation et de la puissance électrique consommée, lors- que le disque s'échauffe de la température ambiante à une température de l'ordre de 700 C. L'invention a pour but, surtout, d'améliorer le refroidissement du disque au cours du fonctionnement du ra- lentisseur et donc d'augmenter la valeur du couple à chaud engendré par cet appareil sans pour autant accroître de façon sensible le couple nécessaire à l'entraînement du ralentis- seur. A cet effet, les rotors du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que l'une au moins des faces délimitant intérieurement les canaux de ventilation est striée ou ondulée selon une direction inclinée sur la direction de circulation de l'air dans ces canaux. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - les stries ou ondulations sont prévues sur la face plane, du disque, la plus éloignée de l'entrefer, et se présentent sous la forme d'une succession continue de nervures et gor- ges annulaires concentriques, - les stries ou ondulations sont prévues sur les ailettes et s'étendent selon la direction axiale, - les stries ou ondulations sont prévues sur la face, de la joue, située du côté du disque et se présentent sous la forme d'une succession continue de nervures et gorges annu- laires concentriques, - les nervures composant les stries ou ondulations présentent en section droite la forme d'un triangle dont l'angle au sommet est de préférence droit, - la section droite des stries ou ondulations présente une forme sensiblement sinusoïdale, - le rapport entre l'espacement des nervures successives composant les stries ou ondulations et la hauteur de ces nervures, à compter du fond des gorges qui les séparent, est compris entre 5 et 15, de préférence de l'ordre de 10, - la hauteur de chaque nervure est comprise entre 3 et 5 mm, - la tranche délimitant le bord intérieur du disque se pré- sente sous la forme d'une denture, - des stries ou ondulations annulaires et concentriques sont prévues sur la face libre de la joue. 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 des modes de réa- lisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1 et 2, de ces dessins, montrent un rotor de ralentisseur électromagnétique établi conformément à l'invention respectivement en demi-vue en bout selon la flèche I de la figure 2 et en demi-coupe axiale selon II-II figure 1, le stator correspondant étant en outre représenté partiellement en spectre sur la figure 2. Les figures 3 et 4 sont des variantes également conformes à l'invention de la portion supérieure gauche de la figure 2. Le mot "rotor" utilisé dans le présent texte dési- gne plus précisément chacun des sous-ensembles monoblocs 1 qui sont compris par l'ensemble rotorique d'axe X d'un ralen- tisseur électromagnétique ou à "courants de Foucault" et qui comportent un disque induit 2 en matériau ferromagnétique. Comme on le sait, un tel disque 2 est solidarisé avec l'arbre 3 à ralentir, tel que l'arbre de transmission d'un véhicule, et il est monté de façon à pouvoir défiler devant le stator 4 du ralentisseur, ou plus précisément de- vant une couronne de pôles inducteurs 5 alternativement posi- tifs et négatifs faisant partie de ce stator, avec interposi- tion d'un entrefer E, le disque 2 en question étant alors le siège de courants de Foucault qui se traduisent par un frei- nage et un échauffement de ce disque. L'ensemble rotorique du ralentisseur comprend, en plus du rotor ou sousensemble défini ci-dessus, lequel est unique ou de préférence dédoublé symétriquement de part et d'autre du stator, une pièce intermédiaire 6 de révolution autour de l'axe X, telle qu'un manchon, moyeu ou plateau, ellemême fixée, généralement par boulonnage, sur l'arbre 3 à ralentir, chaque "rotor" 1 ici considéré étant de son côté fixé par boulonnage sur cette pièce intermédiaire. D'une façon encore connue en soi, chaque rotor 1 comprend, en plus du disque 2, et venues de moulage avec ce disque: - une bague de fixation 7 de diamètre moyen inférieur au dia- mètre intérieur du disque 2, percée d'alésages axiaux 8, filetés ou non, destinés à recevoir des boulons (non re- présentés) de fixation de cette bague sur la pièce intermé- diaire 6, - une couronne d'ailettes de ventilation 9 faisant saillie sur la face, du disque 2, opposée à sa face destinée à délimiter l'entrefer E, certaines au moins de ces ailettes (notamment une sur deux ou une sur trois) étant prolongées vers l'axe X de façon à former des bras 10 reliant le dis- que à la bague 7, - et une jante ou joue annulaire 11 s'étendant en général parallèlement au disque et reliant les crêtes des portions de plus grand diamètre des ailettes 9 de façon à former entre ces ailettes, le disque et la joue des canaux de guidage 12 pour l'air de ventilation. Les ailettes 9 et les bras 10 qui les prolongent éventuellement sont inclinés et de préférence incurvés vers l'arrière par rapport au sens de rotation R du rotor, si l'on considère les rayons croissants. Les bras 10 sont de préférence axialement coudés, comme dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, de façon à "rentrer" axialement la bague 7 vers l'intérieur du stator et à réduire ainsi l'encombrement axial de la por- tion centrale du rotor. Mais lesdits bras 10 pourraient également être "droits", leurs lignes moyennes demeurant alors sensiblement contenues dans un même plan transversal. Le nombre des bras 10 de chaque rotor est avanta- geusement égal à huit et le nombre total de ses ailettes 9, à seize ou vingt-quatre. C'est l'évacuation des calories engendrées dans le disque 2 par la création des courants de Foucault lors des mises en service du ralentisseur que la présente invention se propose d'améliorer. A cet effet l'on prévoit sur certaines au moins des faces délimitant intérieurement les canaux de ventilation 12 des stries ou ondulations qui s'étendent selon des direc- tions inclinées sur la direction de circulation de l'air dans ces canaux. L'expérience montre qu'une telle mesure améliore dans une proportion notable le refroidissement du disque tout en augmentant seulement dans une proportion négligeable le couple nécessaire à l'entraînement du rotor du fait d'un très léger accroissement des "pertes par ventilation". Cette amélioration du refroidissement, c'est-à-dire de l'échange thermique entre l'air de ventilation et le rotor, est due à plusieurs raisons et en particulier aux deux suivantes: - la superficie des surfaces chauffées qui participent à cet échange est accrue, - les filets d'air de ventilation qui balayent les reliefs de ces surfaces sont soumis à des turbulences qui se traduisent par une multiplication des attaques desdites surfaces par lesdits filets et par un accroissement de la pression d'attaque de chacun de ces filets. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, c'est la face plane P du disque 2 opposée à l'entrefer E qui est striée. Ces stries se présentent ici sous la forme de nervures 13 annulaires et concentriques d'axe X faisant directement saillie sur ladite face plane P. La section droite de chaque nervure affecte ici la forme d'un triangle isocèle dont l'angle au sommet est de préfé- rence droit ou sensiblement tel: la crête de chaque nervure se présente alors sous la forme d'une arête vive et aiguisée à la façon de celles des couteaux de balance prismatiques. La distance D séparant deux nervures 13 succes- sives et comptée selon la direction de circulation des fi- lets d'air dans le canal 12 (voir figure 1) est de préfé- rence comprise entre 5 et 15 fois la hauteur H de chaque nervure comptée perpendiculairement au plan de la face P. c'est-à-dire axialement (voir figure 2). A titre purement illustratif, la hauteur H est de préférence de l'ordre de 3 à 5 mm et la distance D, de l'ordre de 30 à 40 mm. Dans la variante représentée sur la figure 3, les reliefs considérés sont encore prévus sur la face, du dis- que 2, la plus éloignée de l'entrefer E, mais ces reliefs ne sont plus ici des stries présentant des arêtes vives, mais des ondulations 14 qui s'étendent encore selon des cercles cen- trés sur l'axe X, mais dont le profil ou section selon un plan axial présente une forme sinueuse ou sinusoidale. Dans la variante représentée sur la figure 4, on trouve encore des stries à arêtes vives constituées par des nervures 15 à profil triangulaire du genre des nervures 13 ci-dessus, mais ces nervures 15 sont ici jointives. De plus le disque 2 n'est pas le seul à être strié on trouve des nervures 16 et 17 analogues aux nervures 15 respectivement sur la face, de la joue 11, tournée vers le disque 2 et sur les faces latérales des ailettes 9. Les nervures 16 prévues sur la joue 11 sont, comme les nervures 15, annulaires et concentriques autour de l'axe X. Quant aux nervures 17, leurs crêtes s'étendent axialement, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire au plan moyen du disque 2. Quelques-unes de ces nervures 17 ont été représen- tées en traits mixtes sur la figure 1. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, les nombres des nervures (15, 16, 17) prévues respective- ment sur les quatre faces délimitant un même canal 12 sont les mêmes et leurs crêtes se prolongent de proche en proche en délimitant ensemble des sortes de diaphragmes d'étrangle- ment successifs pour l'air en circulation dans le canal concerné. Dans le même but d'améliorer les échanges thermi- ques entre le disque 2 et l'air ambiant, on donne avantageu- sement à la tranche délimitant le bord intérieur du disque le profil d'une denture 18 (figures 1 et 2) définie notam- ment par des facettes planes parallèles à l'axe X et incli- nées sensiblement d'angles droits les unes sur les autres. Pour améliorer le refroidissement de la joue 11, on prévoit avantageusement sur sa face extérieure libre, c'est-à-dire la plus éloignée du disque, des stries peu prononcées dont le but essentiel est de casser les couches limites susceptibles de se former sur cette face, le relief de ces stries n'étant pas suffisamment accentué pour former des obstacles propres à accrocher l'air et à y créer de for- tes turbulences. Dans le mode de réalisation de la figure 4, ces dernières stries sont composées de rainures concentriques 19 de faible profondeur présentant un profil semi-circulaire: le rayon de chaque demi-cercle est notamment de l'ordre de 2 mm. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on dispose finalement d'un rotor induit de ralentisseur électromagnétique dont la constitution, le fonctionnement et les avantages (notamment l'amélioration du refroidissement et par conséquent l'accroissement du couple de décélération à chaud) résultent suffisamment de ce qui pré- cède. 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 o les ailettes 9 seraient creusées par des poches débouchant à l'air libre à travers des fentes évidées dans la joue 11, les fonds de ces poches étant constitués par le disque 2, conformément aux enseignements du brevet France n 85 05609 du 15 Avril 1985, - et/ou celles o les ailettes 9 seraient constituées par plusieurs tronçons décalés entre eux et se chevauchant radialement en partie, conformément aux enseignements du brevet France n' 85 10654 du 11 juillet 1985. REVENDICATIONS 1. Rotor induit de ralentisseur électromagnétique, comprenant au moins un disque (2) relié à une bague de fixa- tion interne (7) par une couronne de bras (9, 10) inclinés sur les rayons correspondants de façon à former des ailettes de ventilation, les portions de plus grand diamètre (9) de ces bras faisant saillie axialement sur le disque et leurs crêtes étant réunies entre elles par une joue annulaire (11), cette joue délimitant avec le disque et avec les portions d'ailettes qui la relient à ce disque des canaux (12) pour l'air de ventilation, caractérisé en ce que l'une au moins des faces délimitant intérieurement les canaux de ventila- tion (12) est striée ou ondulée selon une direction in- clinée sur la direction de circulation de l'air dans ces canaux. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les stries ou ondulations sont prévues sur la face plane, du disque (2), la plus éloignée de l'entrefer (E), et se présentent sous la forme d'une succession continue de ner- vures (13) et gorges annulaires concentriques. 3. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les stries ou ondula- tions (17) sont prévues sur les ailettes et s'étendent selon la direction axiale. 4. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les stries ou ondula- tions sont prévues sur la face, de la joue (11), située du côté du disque (3) et se présentent sous la forme d'une suc- cession continue de nervures (16) et gorges annulaires concentriques. 5. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les nervures (13, 15, 16, 17) composant les stries ou ondulations présentent en section droite la forme d'un triangle dont l'angle au sommet est de préférence droit. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section droite des stries ou ondulations (14) présente une forme sensiblement sinusoïdale. 7. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le rapport entre l'espa- cement (D) des nervures successives composant les stries ou ondulations et la hauteur (H) de ces nervures, à compter du fond des gorges qui les séparent, est compris entre 5 et 15. 8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que la hauteur de chaque nervure est comprise entre 3 et 5 mm. 9. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la tranche délimitant le bord intérieur du disque se présente sous la forme d'une denture (18). 10. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé-en ce que des stries ou ondula- tions annulaires et concentriques (19) sont prévues sur la face libre de la joue (11).