Brevet FR2803134A1 — publié le 20010629

Ralentisseur à courants de Foucault La présente invention concerne un ralentisseur à courants de Foucault pour véhicule, destiné à ralentir la rotation d'un arbre entraîné autour de son axe. Parmi ces ralentisseurs, l'invention concerne plus spécialement ceux qui sont destinés à ralentir la rotation d'un arbre moteur entraîné autour de son axe, notamment du vilebrequin d'un moteur de véhicule, ce moteur comportant un carter qui comporte lui-même une paroi frontale s'étendant sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe de arbre moteur, lequel arbre moteur comporte une extrémité est orientée vers la paroi frontale du carter du moteur au niveau de laquelle le ralentisseur est monté en porte ' faux sur la paroi frontale du carter du moteur par des moyens de liaison, ralentisseur comprenant une partie rotorique solidaire rotation coaxiale de l'arbre moteur, une partie statorique coaxiale à l'arbre moteur et solidaire de la paroi frontale du carter du moteur, un induit appartenant à la partie rotorique, et un inducteur appartenant à la partie statorique, l'inducteur étant disposé sur une pièce annulaire fixe de la partie statorique, en regard de l'induit. Le document JP9201037 décrit un ralentisseur à courants de Foucault qui est du type mentionné ci-dessus. Un tel ralentisseur a l'avantage de présenter une structure simplifiée, ainsi qu'un poids et des dimensions réduites, compte tenu de sa géométrie à disque central ferromagnétique solidaire en rotation du vilebrequin et rotatif entre deux disques qui supportent des moyens d'excitation constitués d'aimants permanents en saillie axial vers le disque central, l'un des deux disques à aimants permanents pouvant être également entraîné en rotation un servomoteur. Toutefois, l'inconvénient majeur de ce ralentisseur est que couple de freinage est difficile à commander. Ceci s'explique par le fait que deux disques sont equipés d'aimants permanents dont le flux magnétique est difficile à maîtriser En particulier, ce ralentisseur ne permet pas d'annuler complètement le flux magnétique, et notamment le flux magnétique tangent aux disques, lequel demeure très important. autre inconvénient de ce ralentisseur réside dans le fait qu'il est disposé entre le moteur et une poulie d'entraînement de la distribution et d'accessoires, située en sortie de vilebrequin. I1 en résulte que la poulie, ainsi écartée du moteur, va engendrer un porte-à-faux important de la courroie d'entraînement des organes annexes du moteur, qui entoure habituellement cette poulie, un tel porte à-faux imposant un déplacement de tous les accessoires, et donc un porte-à-faux analogue desdits organes annexes pour éviter d'entraîner, à la longue, la rupture de cette courroie entourant la poulie. La présente invention a notamment pour de remédier ' ces inconvénients. A cet effet, la partie rotorique du ralentisseur selon l'invention est à symétrie de révolution autour de l'axe de l'arbre moteur de façon à présenter une face périphérique en regard d'une face périphérique de la partie statorique, l'inducteur du ralentisseur étant muni d'au moins un enroulement d'électroaimant. Ainsi, le ralentisseur à courants de Foucault conserve structure compacte, tout en permettant une maîtrise simple et facile de son flux magnétique grâce ' la présence d'électroaimants. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on a recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . - la partie rotorique comporte une pièce externe de forme sensiblement cylindrique qui entoure la partie statorique et qui constitue l'induit du ralentisseur, ladite pièce externe comportant un flasque radial fixé à l'arbre moteur ledit flasque étant percé d'une pluralité de trous ; - l'inducteur du ralentisseur est un inducteur à pôles entourés chacun d'un enroulement inducteur et saillant radialement vers l'extérieur sur la face externe de ladite pièce annulaire de la partie statorique ; - les pôles sont solidaires d'une première couronne, tandis que l'ensemble des enroulements inducteurs constitue une seconde couronne de plus grand diamètre que celui la première couronne, ladite seconde couronne étant assemblée coaxialement à ladite première couronne par emboîtement de chaque pôle dans un enroulement inducteur respectif ; - l'inducteur du ralentisseur est un inducteur à griffes et à un seul enroulement inducteur ; - un premier ensemble de griffes constitue une première couronne et un second ensemble de griffes constitue une seconde couronne de même diamètre que celui la première couronne, ledit enroulement inducteur entourant une pièce cylindrique de diamètre plus faible que celui des première et seconde couronnes, ces dernières étant assemblées coaxialement à ladite pièce cylindrique de telle sorte chaque griffe du premier ensemble de griffes soit intercalee entre deux griffes voisines du second ensemble de griffes. - moyens de liaison comprennent une ossature qui comporte moins un flasque sensiblement radial centré sur l'arbre moteur et percé d'une pluralité de trous, ledit flasque comportant lui-même des bras qui s'étendent à partir de celui-ci en direction du moteur pour la fixation de l'ossature à la paroi frontale du carter du moteur, le ralentisseur électromagnétique étant logé dans un espace délimité par le flasque, les bras de fixation et paroi frontale moteur ; - poulie située en sortie de l'arbre moteur est agencée entre le carter du moteur et le ralentisseur ; le flasque la pièce externe intégrant avantageusement la poulie, pour réduire le nombre de pièces du montage ledit ou lesdits enroulement (s) inducteur(s) est ou sont excité(s) depuis une source électrique du véhicule régulée en puissance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, données titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en perspective éclatée du ralentisseur à courants de Foucault selon une première forme de réalisation de l'invention, avant son montage sur le carter du moteur ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du ralentisseur de la figure 1, après assemblage de rotor et de son stator ; - la figure 3 est une vue en perspective du ralentisseur de la figure 1, représentant ce dernier en position montée sur le carter du moteur ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée d'une variante du stator du ralentisseur des figures 1 et 2. En référence aux figures 1 et 2, une première forme de réalisation du ralentisseur à courants de Foucault 1 selon la présente invention comprend un rotor induit 2 tourne avec un arbre entraîné en rotation autour d'un axe sensiblement horizontal, cet arbre étant constitué particulier par le vilebrequin (non représenté) d'un moteur M de véhicule. Ce moteur comporte un carter 3 qui comporte lui même une paroi frontale 3a s'étendant sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe X du vilebrequin. ralentisseur à courants de Foucault 1 comprend en outre stator inducteur 4 comportant des enroulements electromagnétiques 5 qui sont constitués respectivement par bobines. Le ralentisseur 1 précité est destiné à être disposé sortie du vilebrequin, du côté de la poulie 6, donc du côté opposé à la sortie de l'arbre moteur reliée à la boite vitesse, ledit ralentisseur étant monté en porte-à-faux la paroi frontale 3a du carter 3 du moteur M comme cela est représenté sur la figure 3. Contrairement à la disposition prévue dans l'art antérieur décrit ci-dessus, il est fait en sorte que la poulie 6, qui est située classiquement en sortie de vilebrequin et qui est destinée à être entourée par une courroie 7 propre à entraîner les organes annexes du moteur, tel que notamment les arbres à cames 8 et l'alternateur 9, ainsi que la pompe à eau, soit interposée entre le ralentisseur 1 et la paroi frontale 3a carter 3 du moteur M de manière à supprimer tout problème alignement de la courroie 7 et des organes qu'elle entraîne. Cette solution s'avère ainsi beaucoup plus compacte que celle adoptée dans l'art antérieur décrit ci dessus puisqu'elle n'oblige pas à compenser le porte-à-faux de la poulie et de la courroie par un porte-à-faux des organes qu'elle entraîne. Plus précisément en référence aux figures 1 et 2, le rotor 2 comporte une pièce externe qui est sensiblement cylindrique de révolution autour de l'axe et qui présente une section circulaire. Cette pièce est creuse de façon à entourer le stator 4. Elle comporte une enveloppe 10, et un fond 11 formant flasque, l'ensemble étant réalisé en matériau ferromagnétique, généralement en acier, et pourvu, sur l'extérieur de l'enveloppe 10, de nervures 12, par exemple hélicoïdales, venues de matière avec l'enveloppe 10, lesquelles sont destinées à faire fonction d'ailettes de radiateur pour refroidir le rotor 2 echauffé par les courants de Foucault. Ces nervures sont également susceptibles, par un profil adapté, de faire jouer au rotor 2 un rôle de ventilateur en balayant par courant d'air de refroidissement les surfaces chaudes à refroidir du rotor 2, lorsque le ralentisseur est en service. Le rotor 2 est disposé coaxialement à l'axe X du vilebrequin, le flasque 11 étant fixé sur le vilebrequin au moyen d'une vis axiale qui traverse le flasque 11 et est fixée dans l'extrémité en regard du vilebrequin. Le flasque 11 comporte un bord périphérique qui est percé d'une pluralite de trous 13, par exemple circulaires, dont l'utilité sera plus loin dans la description. De plus, le flasque 11 peut intégrer la poulie 6, ces deux éléments étant alors réalisés d'une seule pièce avec le reste du rotor induit 2. Dans l'exemple représenté, le stator 4 comporte deux couronnes 14 et 15 qui présentent chacune une forme sensiblement annulaire. Des noyaux polaires 16 font saillie sur la surface périphérique externe de la couronne 14, dans une direction radiale par rapport à cette dernière. Lesdits noyaux polaires, qui sont au nombre de douze dans l'exemple représenté, mais dont le nombre peut être quelconque, sont régulièrement répartis autour de la couronne 14, chaque noyau polaire s'étendant parallèlement à l'axe X du vilebrequin. La couronne 15 est quant à elle constituée par une succession de douze bobines électromagnétiques 5 proches les unes des autres de manière à définir sensiblement un cercle centré sur l'axe X du vilebrequin. La couronne 15 a un diamètre légèrement supérieur à celui la couronne 14 de façon à être assemblée coaxialement à couronne 14 par emboîtement de chaque noyau polaire 16 dans une bobine 5 respective. Les différentes bobines électromagnétiques 5 sont reliées à une source de courant électrique continu, telle que, de préférence, la batterie (non représentée) du véhicule, à travers des organes de commande et de réglage appropriés (non représentés). Lorsque le ralentisseur est alimenté, les bobines électromagnétiques 5 sont parcourues un courant électrique et génèrent des courants de Foucault dans le rotor 2 qui défile alors devant les noyaux polaires 16 alternativement positifs et négatifs. I1 en résulte un couple de ralentissement du vilebrequin et un échauffement du rotor que compense en partie la ventilation par les nervures tel montage du stator 4 permet donc avantageusement de maîtriser le flux magnétique de manière plus simple et plus rapide que dans le ralentisseur décrit dans l'art antérieur mentionné ci-dessus. I1 est ainsi possible d'annuler complètement ce flux par extinction du courant délivré par la batterie. I1 est fait en sorte que l'ensemble statorique inducteur constitué par l'assemblage des deux couronnes 14 et 15 présente un diamètre et une longueur axiale légèrement inférieurs ' ceux du rotor 2, de telle façon que lors du montage du ralentisseur 1, cet ensemble est introduit dans la pièce externe du rotor 2, un entrefer de faible épaisseur E (par exemple de 1 à 3 mm) étant laissé libre entre la surface interne de l'enveloppe 10 du rotor 2 et les noyaux polaires 16 correspondants de la couronne 14 du stator 4. Une telle disposition permet ainsi à la pièce externe du rotor 2 défiler devant les noyaux polaires 16 du stator 4. I1 convient de noter par ailleurs que conformation cylindrique creuse du ralentisseur 1 selon présente invention le rend incontestablement plus léger, moins coûteux, que le ralentisseur à disques de l' antérieur qui a été décrit ci-dessus. Toujours en référence aux figures 1 et 2, la couronne 14 du stator 4 est pourvue, sur sa périphérie intérieure, de bossages 17 qui s'étendent selon la direction de l'axe X du vilebrequin. Dans l'exemple représenté, ces bossages sont au nombre de six et sont disposés dans le prolongement d'un premier, troisième, cinquième, septième, neuvième et onzième noyau polaire 16 successif. Les bossages 17 sont percés chacun d'un alésage taraudé axial 18, lequel est destiné à recevoir une vis (non représentée) pour la fixation de la couronne 14 du stator 4 à une ossature 19. Cette ossature est elle-même destinée à être fixée à la paroi frontale 3a du carter 3 du moteur M du véhicule, comme cela est représenté sur la figure 3. L'ossature 19 est une pièce rigide qui peut être réalisée par exemple en alliage de fonte et d'aluminium. Cette piece comporte un flasque 20 qui présente une forme sensiblement annulaire et qui est disposé dans un plan sensiblement radial, coaxialement à l'axe X du vilebrequin. Le flasque 20 comporte une ouverture centrale 21 pour son allégement. I1 comporte en outre une partie périphérique 22 qui est percée d'une pluralité de trous 23, par exemple rectangulaires, dont l'utilité sera vue plus loin dans la description. L'ossature 19 comporte également des bras qui s'étendent chacun sensiblement dans la direction l'axe X du vilebrequin, à partir du bord externe de partie périphérique 22 du flasque 20. Chaque bras 24 comporte une base 25 percée d'un trou 26 qui est adapté pour recevoir une vis (non représentée) de manière à pouvoir fixer l'ossature 19 sur la paroi frontale 3a du carter 3 du moteur M comme cela est représenté sur la figure 3. Dans l'exemple représenté, les bras 24 sont au nombre de trois et sont répartis à intervalles réguliers de 120 autour du flasque . Le bord interne de la partie périphérique 22 du flasque 20 est quant à lui pourvu de parties de fixation qui comportent chacune un trou taraudé. Ces parties fixation 27 sont au nombre de six et sont réparties à intervalles réguliers autour dudit bord interne. Elles sont en outre disposées de telle sorte que lors du montage du ralentisseur 1 sur l'ossature 19, elles viennent respectivement en correspondance avec les bossages 17 de la couronne 14 du stator 4, de manière à ce que les vis, associées respectivement aux bossages 17, puissent être vissées dans les trous taraudés des parties de fixation 27, ceci afin d'assurer la fixation de la couronne 14 du stator 4 sur l'ossature 19. ailleurs, il est fait en sorte que, d'une part, le flasque 20 présente un diamètre externe légèrement supérieur ' celui de l'enveloppe 10 du rotor 2 et, que, d'autre part, les bras de fixation 24 présentent une longueur légèrement supérieure à la longueur axiale du rotor 2, de manière à ce qu'en position montée sur la paroi frontale 3a du carter 3 du moteur M, le ralentisseur 1 soit logé entierement entre le flasque 20 de l'ossature 19, les bras 24 cette dernière et la paroi frontale 3a du carter 3 du moteur M, comme on peut le voir sur la figure 3. Une telle conformation de l'ossature 19 et du ralentisseur 1 permet ainsi de réaliser un assemblage compact ralentisseur 1 sur le carter 3 du moteur M. En outre, rotor 2 présente l'avantage, compte tenu de sa conformation et de son agencement, de pouvoir jouer le rôle d'un volant d'inertie venant en complément du volant d'inertie 28 tel que représenté sur la figure lequel est disposé contre la paroi arrière 3b du carter 3 moteur M. Cet assemblage présente également l'avantage d'être particulièrement léger, non seulement en raison de la géométrie cylindrique creuse de l'ensemble constitué par l'ossature 19 et le ralentisseur 1, mais également en raison de la présence des trous 13 et 23 respectivement pratiqués dans le flasque 11 du rotor 2 et dans le flasque 20 de l'ossature 19. I1 convient de noter que les trous 13 et 23 ont également pour fonction de permettre circulation d'air de refroidissement en direction du stator 4 de manière à réduire l'échauffement des bobines électromagnétiques 5. En outre, l'ensemble des trous 13 forme barrière thermique qui empêche l'énergie calorifique dissipée par le ralentisseur 1 de se propager par conduction en direction de la poulie 6. On va maintenant décrire, en référence à la figure 4, une variante du stator 4 du ralentisseur 1 de l'invention. Dans cette seconde forme de réalisation, le ralentisseur 1 comporte, comme la première forme de réalisation décrite ci-dessus, un rotor 2 est en tout point identique au rotor représenté sur les figures 1 et 2, et qui, pour cette raison, n'est ni décrit détail, ni représente. Le ralentisseur 1 de la figure 4 distingue de celui figures 1 et 2 uniquement par le fait qu'il comporte stator 4' en trois parties au lieu de deux. Plus précisément, ce stator 4' comporte une pièce sensiblement cylindrique 4'a de révolution autour de l'axe X et de section circulaire. La pièce cylindrique 4'a comporte une enveloppe entourée par un fil conducteur 5' qui est enroulé de manière à former plusieurs spires 5'a successives de section circulaire. D'une manière connue en tant que telle, l'ensemble de ces spires de fil 5'a constitue l'enroulement inducteur du ralentisseur 1. De la même façon que les différentes bobines électromagnétiques 5 de la première forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, les spires 5'a enroulées autour de la pièce cylindrique 4'a sont reliées à une source de courant électrique continu, telle que, de préférence la batterie (non représentée) du véhicule. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le stator 4' comporte en outre deux couronnes et 15' qui présentent chacune une forme sensiblement annulaire. Ces couronnes sont en tout point identiques et sont constituées respectivement d'un flasque radial 14'a, 15'a percé d'un trou central coaxial 29 et d'une succession de griffes 14'b, 15'b qui ont, dans l'exemple représenté, une forme sensiblement triangulaire. Les griffes 14'b et 15'b sont réparties à intervalles réguliers autour de leur couronne respective, chaque griffe 14'b, 15'b s'étendant selon un axe parallèle à l'axe X du vilebrequin, à partir du bord périphérique du flasque 14'a,15'a qui lui est associé. Les couronnes 14' et 15' ont un diamètre légèrement supérieur à celui de la pièce cylindrique 4'a de manière à être assemblées sur cette dernière, lesdites couronnes 14' et 15' étant alors disposées coaxialement à la pièce cylindrique 'a. La longueur axiale des couronnes 14' et 15' est déterminée de telle façon qu'elles entourent à elles deux sensiblement complètement la pièce cylindrique 4'a, chaque griffe 14'b de la couronne 14' étant intercalée entre deux griffes voisines 15'b de la couronne 15'. Comme mentionné précédemment dans le cas de la première forme de réalisation du ralentisseur 1 représentée sur les figures 1 et 2, il est fait en sorte que ensemble constitué par l'assemblage des deux couronnes 14' 15' sur la pièce cylindrique 4'a présente un diamètre et une longueur axiale légèrement inférieurs à ceux du rotor 2, de telle façon que lors du montage du ralentisseur, cet ensemble soit complètement introduit dans la pièce externe du rotor 2, un entrefer de faible épaisseur (par exemple de à 3 mm) étant laissé libre entre la surface interne de 'enveloppe 10 du rotor 2 et les griffes 14' et 15'b correspondantes du stator 4', ce qui permet ainsi à la pièce externe du rotor 2 de défiler devant les griffes 14'b et 15'b du stator 4'. Le principe de fonctionnement du ralentisseur équipé du stator 4' est analogue à celui du ralentisseur conforme à la première forme de réalisation décrite ci-dessus. C'est à dire que lorsque le ralentisseur conforme à la seconde forme de réalisation est alimenté, l'ensemble des spires 5'a est parcouru par un courant électrique et génère des courants de Foucault dans le rotor 2 défile alors devant les griffes 14'b et 15'b du stator alternativement positives et négatives. I1 en résulte un couple de ralentissement du vilebrequin. D'une façon analogue au stator 4 tel qu'illustré à la figure 1, la couronne 14' du stator 4' est percée de trous périphériques 18' sont destinés à recevoir chacun une vis (non représentée pour pouvoir fixer ladite couronne 14' sur l'ossature 19. REVENDICATIONS 1. Ralentisseur électromagnétique (1) à courants de Foucault, destiné à ralentir la rotation d'un arbre moteur entraîne autour de son axe (X), notamment du vilebrequin d'un moteur (M) de véhicule, ce moteur comportant un carter (3) qui comporte lui-même une paroi frontale (3a) étendant sensiblement dans un plan perpendiculaire à l' (X) de l'arbre moteur, lequel arbre moteur comporte une extrémité qui est orientée vers la paroi frontale (3a) du carter (3) du moteur (M) et au niveau de laquelle le ralentisseur (1) est monté en porte-à-faux sur la paroi frontale (3a) du carter 3) du moteur (M) par des moyens de liaison (19), le ralentisseur comprenant une partie rotorique (2) solidaire en rotation coaxiale de l'arbre moteur, une partie statorique (4;4') coaxiale à l'arbre moteur et solidaire de la paroi frontale (3a) du carter (3) du moteur (M), un induit appartenant à la partie rotorique (2) et un inducteur appartenant à la partie statorique (4 ;4'), l'inducteur étant disposé sur une pièce annulaire fixe (14,15 ; 4'a,14',15') de la partie statorique (4 ;4'), en regard de l'induit, caractérisé en ce que partie rotorique (2) est à symétrie de révolution autour de l'axe de l'arbre moteur de façon à présenter une face périphérique en regard d'une face périphérique de la partie statorique (4;4'), l'inducteur du ralentisseur étant muni d'au moins un enroulement (5;5') d'électroaimant. 2. Ralentisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie rotorique (2) comporte une pièce externe de forme sensiblement cylindrique ' entoure la partie statorique (4) et qui constitue induit du ralentisseur (1), ladite pièce externe comportant un flasque radial (11) fixé à l'arbre moteur, ledit flasque étant percé d'une pluralité de trous (13). 3. Ralentisseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'inducteur du ralentisseur est un inducteur à pôles (16) entourés chacun d'un enroulement inducteur (5) et saillant radialement vers l'extérieur sur la face externe de ladite piece annulaire (14,15) de la partie statorique (4). 4. Ralentisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pôles (16) sont solidaires d'une première couronne (14), tandis que l'ensemble des enroulements inducteurs constitue une seconde couronne (15) de plus grand diamètre que celui de la première couronne (14), ladite seconde couronne (15) étant assemblée coaxialement à ladite première couronne (14) emboîtement de chaque pôle (16) dans un enroulement inducteur (5) respectif. 5. Ralentisseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'inducteur du ralentisseur (1) est un inducteur à griffes (14'b, 15'b) et à seul enroulement inducteur (5'). 6. Ralentisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un premier ensemble de griffes (14'b) constitue une première couronne (14') et un second ensemble de griffes (15'b) constitue une seconde couronne (15') de même diamètre que celui de la première couronne (14'), ledit enroulement inducteur (5') entourant une pièce cylindrique a) de diamètre plus faible que celui des première et seconde couronnes (14',15'), ces dernières étant assemblées coaxialement à ladite pièce cylindrique (4'a) telle sorte que chaque griffe (14'b) du premier ensemble griffes soit intercalée entre deux griffes voisines (15'b) du second ensemble de griffes. 7. Ralentisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que moyens de liaison comprennent une ossature (19) qui comporte au moins un flasque sensiblement radial (20) centré l'arbre moteur et percé d'une pluralité de trous (23), ledit flasque (20) comportant lui-même des bras (24) qui s'étendent à partir de celui-ci en direction du moteur (M) pour la fixation de l'ossature (19) à la paroi frontale (3a) du carter (3) du moteur (M), le ralentisseur électromagnétique (1) étant logé dans un espace délimité par le flasque (20), les bras de fixation (24) et la paroi frontale (3a) du moteur (3). . Ralentisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une poulie (6) située sortie de l'arbre moteur est agencée entre le carter (3) du moteur (M) et le ralentisseur (1). 9. Ralentisseur selon la revendication telle que rattachée à la revendication 2, caractérisé ce que le flasque (11) de ladite pièce externe (2) intègre la poulie (6). 10. Ralentisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit enroulement inducteur (5;5') est excité depuis une source électrique du véhicule qui est régulée en puissance.