Brevet FR2598269A1 — publié le 19871106

Perfectionnements aux rotors induits des ralentisseurs électromagnétiques. L invention concerne les rotors induits des ralentisseurs électromagnétiques. notamment pour véhicules. rotors comprenant au moins un disque en matière ferromagnétique solidarisable avec l'arbre à ralentir et propre à défiler en regard d'une couronne statorique de pâles 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 correspondants de façon à former des aubes de ventilation, les portions de plus grand diamètre de ces bras, appelées ci-apres ailettes faisant saillie axialement sur la face du disque opposée à l'entrefer, et les cretes de ces ailettes étant réunies entre elles par une joue annulaire. l'ensemble du disque. de la bague. des bras. des ailettes et de la joue étant constitué par un seul bloc moulé. de préférence 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 essentiellement par conduction vers la joue à travers les ailettes et par rayonnement et convection à partir du disque. des bras, des ailettes et de la joue. ce dernier phénoméne étant fortement renforcé par ventilation : en effet le rotor joue alors un râle de ventilateur en balayant par un courant d air de refroidissement les surfaces chaudes à refroidir du disque. des bras. des ailettes et de la joue. surfaces qui délimitent alors des canaux pour ledit courant d air. Dans les modes de réalisation connus des rotors du genre ci-dessus. les bras sont constitués par des éléments plats et minces délimités sur toute leur étendue par des faces cylindriques s'étendant parallèlement à 1 axe du ralentisseur. Cette forme cylindrique des bras n'est pas optimum pour le prélèvement de l'air de refroidissement dans 1 air ambiant. Mais elle était considérée jusqu'à ce jour comme inévitable en raison des exigences du démoulage. En effet le moulage du rotor est effectué dans un moule contenant essentiellement un noyau de fonderie en sable complémentaire du rotor à fabriquer. noyau qui est formé dans une "boite à noyau" contenant elle-même un modèle constitué en un matériau dur tel qu'une résine durcie. modéle ayant la forme du rotor à fabriquer. Le noyau en question peut facilement être dégagé de la boite et du modèle lorsque les bras du rotor présentent la forme cylindrique définie ci-dessus, mais il en est différemment pour des formes gauches de ces bras. La demanderesse a découvert que. contrairement à ce préjugé. il pouvait être envisagé avec avantage d'adopter certaines formes gauches pour lesdits bras, le léger accroissement de prix de fabrication étant largement compensé par les avantages techniques en résultant. Ces avantages résident essentiellement dans une amélioration du refroidissement des disques des ralentisseurs du genre en question en cours de fonctionnement. ce qui accroit la valeur du couple à chaud engendré par ces appareils. cette amélioration étant obtenue sans pour autant accroitre de façon sensible le couple nécessaire à l'entrainement des rotors. A cet effet les rotors du genre en question sont essentiellement caractérisés selon l'invention en ce que le bord d'attaque. de chaque bras. situé le plus loin du disque. est légèrement incurvé vers l'aval, si l'on considère le sens de rotation du rotor. par rapport à la surface moyenne cylindrique du reste de ce bras. Le bord d'attaque en question est en particulier le bord frontal du bras, savoir celui qui est visible de l'extérieur du rotor Si on examine ce rotor selon une vue frontale ou axiale en bout, ou encore celui qui délimite axialement chaque bras de son coté correspondant à une extrémité axiale du ralentisseur. Grâce à la courbure considérée, le volume d'air ambiant puisé ou cueilli par chaque bras par unité de temps et envoyé par lui vers le disque et les canaux est fortement accru par rapport aux constructions a bras cylindriques. On retrouve lâ l'effet des écopes creuses qui sont beaucoup plus efficaces pour puiser un liquide que les pelles plates. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre a l'une et/ou a l'autre des disposi- tions suivantes - l'angle correspondant à la courbure de chaque bord d'attaque considéré selon une section du rotor par un plan transversal, c'est-a-dire perpendiculaire à l'axe de ce rotor. est compris entre 2 et 10 degrés, - l'angle correspondant à la courbure de chaque bord d'attaque considéré selon une section droite du bras que ce bord délimite est compris entre 3 et 30 degrés, - la profondeur du bord d'attaque incurvé, considéree selon une coupe transversale du rotor. est faible, - la profondeur selon l'alinéa précédent est de l'ordre de 2 cm pour un rotor présentant un diamètre hors tout compris entre 500 et 550 mm, - chaque bras est coudé axialement de façon que la bague de fixation du rotor soit rentrée axialement vers l'intérieur du ralentisseur. ce bras comprend deux tronçons rectilignes successifs, savoir un premier tronçon axial raccordé à la bague et un second tronçon oblique raccordé a l'ailette correspondante, et le bord d'attaque légèrement incurvé est surtout prévu sur le second tronçon oblique. L'invention comprend, mises a part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps et dont il sera plus explicitement question ci-aprés. 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 un rot-or de ralentisseur électromagnétique établi conformément à l'invention en demi-vue en bout selon la flèche I de la figure 3. portions arrachées. La figure 2 est une coupe partielle de ce rotor selon II-II, figure 1. La figure 3 montre le meme rotor en demi-coupe axiale selon IIt-III, figure 1, le stator correspondant étant en outre représenté partiellement en spectre. La figure 4 est une coupe partielle dudit rotor selon IV-IV, figure 3. Le mot "rotor" utilisé dans le présent mémoire désigne plus précisément chacun des sous-ensembles monoblocs 1 qui sont compris par l'ensemble rotorique d'axe X d'un ralentisseur électromagnétique ou à "courants de Poucault 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 (figure 3), tel que l'arbre de transmission d'un véhicule, et il est monte de façon à pouvoir défiler devant le stator 5 du ralentisseur, ou plus précisément devant une couronne de pâles inducteurs 5 alternativement positifs et negatifs faisant partie de ce stator, avec interposition d'un entrefer E, le disque 2 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 du ralentisseur comprend. en plus du rotor ou sous-ensemble 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, elle-meme 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 diamétre moyen inférieur au diamètre intérieur du disque 2, percée d'alésages axiaux 8, filetés ou non, destinés à recevoir des bou lons (non représentes) de fixation de cette bague sur la pièce intermédiaire 6, - une couronne d'ailettes de ventilation 9 faisant sail lie sur la face, du disque 2. opposée à sa face desti née à délimiter l'entrefer E, certaines au moins de ces ailettes (notamment une sur deux comme dans la réalisation illustrée ou une sur trois) étant prolon gées vers l'axe X par des bras 10 reliant le disque à la bague 7, - et une jante ou joue annulaire 11 s'étendant en géné ral parallèlement au disque et reliant les crêtes 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 pourraient étre "droits", leurs lignes moyennes demeurant alors sensiblement contenues dans un même plan transversal. Mais ces bras 10 sont de préférence axialement coudés, comme dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, de façon à "rentrer" axialement la bague 7 vers l'intérieur du stator et à réduire ainsi l'encombrement axial de la portion centrale du rotor, Le nombre des bras 10 de chaque rotor est avantageusement 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. selon l'invention, on recourbe lé- gèrement vers l'aval, Si l'on considère le sens de rotation R du rotor, les bords d attaque 13 des bras 10 les plus éloignés du disque 2. L'expérience montre qu'une telle mesure améliore dans une proportion notable le refroidissement du disque, et donc le couple décélérateur engendré par le ralentisseur à chaud, toutes choses égales par ailleurs, tout en augmentant seulement dans une proportion négligeable le couple nécessaire à l entrainement du rotor. Ce résultat avantageux peut s'expliquer par l'ensemble des raisons suivantes - le guidage, et donc l'écoulement de l'air à l'entrée du rotor sont améliorés, - le volume d'air puisé dans l'air ambiant par unité de temps par la couronne de bras est plus élevé lorsque ces bras présentent le profil légèrement incurvé men tionné ci-dessus que lorsqu'ils présentent un profil de type "cylindrique". comme dans les réalisations antérieurement connues. les bras du premier type étant les seuls â pouvoir travailler en "écopes". ce qui leur permet de mieux attaquer l'air ambiant en péné trant mieux dans celui-ci et en le retenant ensuite davantage, - le rapport entre la surface latérale de chaque bras, léchée par l'air ambiant, et la section droite de ce bras, est légèrement plus grand pour le profil incurvé décrit que pour un profil plat, ce qui améliore l'é change thermique. Ce dernier avantage entraine une reduction des volumes, des bras, susceptibles de travailler dans le domaine plastique lors de leur échauffement, ce qui permet de réduire d'autant la section droite de ces bras, et en particulier leur épaisseur. leur poids et leur prix, pour des performances mécaniques données. Du fait de la forme "gauche" donnée aux bras 10, il n'est plus possible de dégager d'un seul bloc de la "boite â noyau" le noyau en sable destiné au moulage du rotor. Il suffit alors de constituer ce noyau par une couronne de noyaux élémentaires identiques en sable dont le nombre est égal a celui des bras : chacun de ces noyaux élémentaires peut être três facilement dégagé de la boite et du modèle et être ensuite juxtaposé aux autres pour former le noyau destiné au moulage du rotor. Dans le mode de réalisation illustré, chaque bras 10 comprend essentiellement deux tronçons successifs, savoir. en partant de la bague 7 - un premier tronçon axial A dont la ligne moyenne est rectiligne et s'étend parallèlement à l'axe X, - et un second tronçon oblique B dont la ligne moyenne, projetée sur un plan axial comme sur la figure 3, est encore rectiligne, mais alors inclinée sur l'axe X, ce second tronçon oblique étant raccordé à l'ailette transversale 9 qui prolonge le bras considéré. En d'autres termes, l'ensemble ailette 9 - bras 10 n'est pas ici coudé d'une manière continue, mais présente deux coudes anguleux successifs. La raison de cette forme réside en ce qu'il est souvent nécessaire de réserver à l'intérieur de l'une au moins des couronnes de bras 10 du ralentisseur un espace tronconique suffisamment large pour recevoir un joint de cardan accouplé à l'arbre 3 à ralentir et pour permettre les débattements angulaires de cet organe. Dans ce cas, c'est essentiellement le second tronçon oblique B qui présente axialement un bord frontal 13 légèrement rabattu vers l'aval Ce bord peut présenter une profondeur réduite. C'est ainsi que. Si l'on considère cette profondeur selon un plan transversal. c' est-à-dire perpendiculaire à l'axe X du rotor, comme sur la figure 4. ladite profondeur, désignée par la référence g, s'étend sur environ 2 cm seulement pour un rotor dont le diametre hors tout est compris entre 500 et 550 mm. Sur ladite figure 4, on a représenté en traits mixtes à titre de comparaison la forme de l'extrémité, de la section transversale de l'ensemble ailette 9 bras 10, correspondant aux constructions de l'art antérieur. Si l'on considère toujours cette même section transversale de la figure 4, l'angle correspondant au rabattement ou à la courbure du bord rabattu 13 par rapport au bord équivalent des constructions antérieures, est relativement faible et généralement compris entre 2 et 10 degrés. Cet angle est un peu plus marqué si l'on considère une section droite du tronçon de bras B considéré, section comptée perpendiculairement à la ligne moyenne dudit tronçon, comme c'est le cas sur la figure 2 : la valeur de l'angle de rabattement ou courbure est alors comprise entre 3 et 30 degrés. Selon une variante également intéressante, la courbure du bras 10 permettant à celui-ci de jouer un râle d'écope ne concerne pas seulement son bord d'attaque. mais la totalité de sa section droite, laquelle présente alors la forme générale d'un haricot mince, comme visible sur la figure 2. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté. on dispose finalement d'un rotor induit de ralentisseur électromagnétique dont la constitution, le fonctionnement et les avantages (en particulier l'amélioration du refroidissement et par conséquent l'accroissement du couple de décélération à chaud) résultent suffisamment de ce qui précède. 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. REVENDICATIONS 1. Rotor induit de ralentisseur électromagnétique, comprenant au moins un disque (2 > en matière ferromagnétique relié à une bague de fixation interne (7) par une couronne de bras (10) inclinés sur les rayons correspondants de façon à former des aubes de ventilation, les portions de plus grand diamètre (9) de ces bras, appelées ci-apres "ailettes", faisant saillie axialement sur le disque et leurs crétes étant réunies entre elles par une joue annulaire (Il), l'ensemble du disque, de la bague, des bras, des ailettes et de la joue étant cons titué par un seul bloc moulé. caractérisé en ce que le bord d'attaque (13),de chaque bras (10),le plus éloigné du disque (2) est légèrement incurvé vers l'aval, si l'on considère le sens de rotation (R) du rotor, par rapport à la surface moyenne cylindrique du reste de ce bras. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle correspondant à la courbure de chaque bord d attaque (13) considéré selon une section du rotor par un plan transversal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de ce rotor. est compris entre 2 et 10 degrés (figure i). 3. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'angle correspondant à la courbure de chaque bord d'attaque (13} considéré selon une section droite du bras que ce bord délimite est compris entre 3 et 30 degrés (figure 2). 4. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la profondeur (p > du bord d'attaque incurvé (13). considérée selon une coupe transversale du rotor, est faible (figure 4). 5. Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que la profondeur (p) est de l'ordre de 2 cm pour un rotor présentant un diamètre hors tout compris entre 500 et 550 mm. 6. Rotor selon l'une quelconque des précédentes revendications, pour lequel chaque bras (10) est coude axialement de façon que la bague de fixation (7) du rotor soit rentrée axialement vers l'intérieur du ralentisseur, et pour lequel ce bras comprend deux tron çons rectilignes successifs, savoir un premier tronçon axial (A) raccordé à la bague et un second tronçon oblique (B) raccordé à l'ailette correspondante (9), caractérisé en ce que le bord d attaque légèrement incurvé (13) est surtout prévu sur le second tronçon oblique IB).