Brevet FR2858135A1 — publié le 20050128

Ralentisseur électromagnétique muni d'un dispositif de protection La présente invention concerne un ralentisseur électromagnétique muni d'un dispositif de protection. Ce ralentisseur, en plus de son rôle 5 habituel qui consiste à réaliser un freinage d'appoint, assure une protection globale de toutes les pièces qui le composent à travers un minimum de pièces dédiées à la protection. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusivement, pour ralentir l'intensité de la vitesse d'un véhicule poids lourd, comme un bus ou un 10 camion. On sait que notamment dans le domaine des véhicules automobile, il est nécessaire de réaliser un freinage d'appoint, pour compléter un freinage classique d'un véhicule poids lourd. Un freinage classique met en oeuvre des patins qui frottent contre des tambours. Or le frottement des patins contre les 15 tambours n'est pas toujours suffisant pour arrêter des véhicules présentant une grande inertie comme c'est le cas par exemple des camions ou des bus. L'inertie de tels véhicules rend utile l'utilisation d'un freinage d'appoint. Pour réaliser ce freinage d'appoint, on utilise souvent des ralentisseurs électromagnétiques. Il existe trois types de ralentisseurs 20 électromagnétiques. Il existe des ralentisseurs électromagnétiques de type axial, des ralentisseurs électromagnétiques de type focal (marque déposée) décrits par exemple dans le document FR-A-2577357, ou des ralentisseurs électromagnétiques de type hydral décrit par exemple dans le document EPA-0331559. Les différences entre ces trois types de ralentisseurs se caractérisent essentiellement par leur emplacement sur l'arbre moteur. Les ralentisseurs axiaux se trouvent sur l'arbre moteur et coupent cet arbre moteur en deux parties. Les ralentisseurs focaux se trouvent entre la boîte de vitesse et l'arbre de transmission. Le ralentisseur hydral est quant à lui monté sur 30 I'arbre comme un ralentisseur focal. Un des éléments qui différencie le ralentisseur hydral des deux autres ralentisseurs est son circuit de refroidissement qui comporte un circuit d'eau. En revanche, un ventilateur est utilisé pour refroidir des ralentisseurs axiaux ou focaux. En général, ces trois types de ralentisseurs électromagnétiques 35 comportent des éléments magnétiques. En effet, ces trois types de ralentisseurs électromagnétiques comportent au moins un stator, et au moins un rotor. Si comme souvent, le stator est induit, il porte des bobines magnétiques. Ces bobines sont au nombre de huit dans un exemple. Un ralentisseur électromagnétique comporte aussi un épanouissement, 5 prolongeant un noyau de la bobine. Ce noyau est de préférence en fer doux. Les éléments magnétiques du ralentisseur permettent d'exploiter un phénomène physique appelé phénomène des courants de Foucault. Les courants de Foucault permettent de créer un couple de freinage pour arrêter ou ralentir le véhicule. En effet, en excitant les bobines avec un courant 10 électrique constant, un champ constant est créé. Le rotor, en matériau conducteur, tourne à proximité de ce champ constant. Cette rotation revient à soumettre le rotor à un champ magnétique variable. Des courants apparaissent alors dans le rotor. Ces courants s'opposent à la rotation du rotor en engendrant un couple de freinage, dépendant du courant et du 15 champ magnétique. La puissance d'un ralentisseur électromagnétique dépend donc de celle des courants de Foucault. Comme ces ralentisseurs sont montés au moins à une des extrémités d'un arbre d'un véhicule se situant sous le camion, ces ralentisseurs sont exposés à des projections de solides ou de liquides. En effet, lorsque le 20 véhicule roule sur une route cabossée, du gravier peut être projeté dans les composants du ralentisseur. Dans le cas d'une route mouillée, de l'eau peut être projetée à l'intérieur du ralentisseur. Cette projection d'eau ou de gravier, peut entraîner une usure ou un dysfonctionnement prématuré des composants du ralentisseur. Par ailleurs l'eau qui est conductrice peut 25 entraîner des variations imprévues de champs magnétiques. Une projection d'eau peut aussi engendrer des courtscircuits dommageable pour l'ensemble du système. Le ralentisseur et ses composants doivent donc être isolés et protégés de l'environnement extérieur. En outre, les bobines sont exposées à des vibrations très sévères. En 30 effet, a certaines vitesses, des vibrations se produisent et peuvent entraîner une résonance. Mécaniquement, des pièces peuvent être amenées à se déplacer les unes par rapport aux autres sans que ce déplacement ne soit voulu. Certaines liaisons mécaniques entre pièces peuvent alors céder à cause des vibrations. En raison du courant qui les traverse, les bobines sont chauffées. Ce phénomène d'échauffement des bobines est appelé effet Joule. L'élévation de température des bobines peut atteindre deux cents degrés Celcius. Cette augmentation de température pose un problème d'isolation. En effet, cette température des bobines peut altérer d'autres composants ou éléments du 5 ralentisseur électromagnétique. Il est donc nécessaire d'isoler de manière thermique les bobines du reste des composants du ralentisseur et du véhicule. Dans l'état de la technique, pour réaliser l'isolation thermique des bobines et pour éviter les projections d'eau ou d'éléments solides, on met en 10 place un système de protection comportant une multitude de pièces pour chaque bobine. Autour de chaque bobine, on installe à cet effet deux isolants de bobines, une rondelle de protection, une coupelle plane, un isolant extérieur, une cinquième frette, une patte de maintien, et un isolant de patte de maintien. Au total, dans l'état de la technique, huit pièces sont 15 nécessaires pour réaliser la protection de chaque bobine ou de chaque pôle. Dans un exemple, un ralentisseur comporte huit pôles. Le système de protection global correspond donc à soixante-quatre pièces au total. Bien qu'il assure une certaine protection des bobines, le système de protection de l'état de la technique présente des limites. En effet, le nombre 20 de pièces très élevé utilisé dans le système rend difficile l'assemblage du ralentisseur lors de sa fabrication. Certains éléments du système de protection de l'état de la technique sont difficilement accessibles lors d'un montage et leur assemblage avec des vis ou des goujons peut devenir rapidement problématique. Par ailleurs, le nombre de pièces utilisées dans le système de protection existant augmente le temps de l'assemblage du ralentisseur. En effet, le système de protection doit être répété pour chaque bobine. Dans certains environnements, le système de l'état de la technique, ne suffit pas à protéger de manière correcte et globale le ralentisseur 30 électromagnétique. La protection est limitée aux seules bobines du ralentisseur. Le nombre de pièces élevées augmente aussi la probabilité qu'une des pièces du système tombe du véhicule ou se casse à cause des vibrations liées a l'effet des suspension sur une route en mauvais état ou à 35 un moteur du véhicule. Aussi l'invention se propose-t-elle de résoudre ces problèmes de multitudes de pièces dans l'assemblage du ralentisseur, d'isolation des bobines thermiques et plus généralement d'efficacité de la protection dans des environnements critiques. Le ralentisseur électromagnétique selon l'invention remplace l'approche existante de la protection indépendante de chaque pôle du ralentisseur par une approche de protection global du système et de tous les pôles en même temps. A cet effet, le ralentisseur électromagnétique comporte un capot et 10 une plaque qui permettent de réaliser la protection globale du ralentisseur électromagnétique. Outre sa fonction de protection, la plaque assure une isolation thermique des bobines. Dans le nouveau système de protection selon l'invention, I'assemblage du capot et de la plaque limite ainsi à deux le nombre de pièces dédiées à la 15 protection et ou à l'isolation du ralentisseur. Ce nouvel assemblage permet donc un gain de temps non négligeable lors de la fabrication du ralentisseur. De plus, ce capot et cette plaque sont assemblés avec le ralentisseur de part et d'autre des extrémités des bobines de manière à englober toutes les bobines du ralentisseurs. Donc non seulement les bobines du 20 ralentisseur sont protégées dans le ralentisseur de l'invention, mais les pièces intermédiaires situées entre les bobines sont aussi protégées. La protection dans le ralentisseur de l'invention est complète et globale. L'invention concerne donc un ralentisseur électromagnétique muni de bobines magnétiques et d'un dispositif de protection, caractérisé en ce que: 25 - le dispositif de protection comporte un capot unique et une plaque unique qui englobent toutes les bobines lorsque ce capot et cette plaque sont placés de part et d'autre de ces bobines. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à 30 titre illustratif mais nullement limitatif. Ces dessins montrent: - Figure 1: la représentation schématique d'une réalisation particulière de l'invention; - Figure 2: une vue schématique en trois dimensions d'un dispositif de protection du ralentisseur électromagnétique selon l'invention; - Figure 3: une vue schématique de dessus d'un ralentisseur électromagnétique muni d'un capot et d'une plaque. La figure 3 laisse apparaître un usinage et une forme particulière du capot et de la plaque. La figure 1 représente un mode de réalisation préféré de l'invention. Plus précisément la figure 1 est une demi vue en coupe d'un ralentisseur 100 5 sans ses rotors visibles par exemple dans le document FR-A-2 577 357, muni d'un dispositif de protection selon la direction AA indiquée sur la figure 2. Le ralentisseur 100 comporte un stator 101. Ce stator 101 comporte au moins une bobine 102. Un noyau 103 de préférence en fer doux est situé 10 à l'intérieur de la bobine 102. Le ralentisseur comporte des épanouissements 104 et 105 fixés au noyau 103 par l'intermédiaire de vis 121 et 122. La bobine 102 crée un champ magnétique B tournant traversant le noyau 4. Le champ B comporte plusieurs lignes de champ représentées en pointillés. La bobine 102 et son noyau 103 comportent une flasque 106 qui joue un rôle de 15 support. Sur une face 117 coplanaire à une extrémité de la bobine 101, est situé un capot de protection 107. Le capot 107 comporte une ouverture 109 permettant le passage de la bobine 102. En particulier, I'ouverture 109 permet le passage de l'épanouissement 104 de la bobine 102. Cette 20 ouverture 109 permet aussi au champ B de traverser la bobine 102 de part et d'autre de ses extrémités. Le capot 107 comporte un rebord extérieur 110 sur sa périphérie extérieure ainsi qu'un rebord intérieur 111 autour d'un trou 113 central. Ces rebords 110 et 111 sont pliés dans le même sens, perpendiculairement à une 25 face de la bobine 102. Ces rebords 110 et 111, d'orientation axiale, sont pliés vers l'intérieur de la bobine, de manière à contenir partiellement la bobine 102. Le rebord 110 permet notamment au capot 110 de rentrer en coopération avec le flasque 106. Dans une autre face 118, coplanaire à une autre extrémité de la 30 bobine 101, est située une plaque 108 d'isolation. Cette plaque 108 d'isolation 108 est réalisée dans un matériau qui permet une isolation thermique entre des éléments qui sont situés de part et d'autre de la plaque 108. Cette plaque d'isolation 108 comporte elle aussi une ouverture 112 pour permettre le passage de l'épanouissement 105 de la bobine 102 et la 35 traversée du champ magnétique B. Le trou 113 est réalisé de préférence au centre de la face 117 du capot 107. Ce trou 113 autorise le passage d'un arbre 114 de transmission. La plaque 108 possède aussi un trou 115 réalisé au centre de sa face autorisant le passage de l'arbre 114 de transmission d'un moteur de véhicule 5 automobile. On définit un centre de la face d'une pièce par une intersection de diagonales d'une face d'une pièce. Ce centre ou cette intersection correspond aussi au barycentre de la pièce lorsque celle-ci a été réalisée dans un matériau homogène. En plus de libérer un espace pour le passage des épanouissements 10 104 et 105, les trous 109 et 112 sont des trous d'aération prévus pour évacuer la chaleur due à l'effet Joule associé au courant traversant la bobine 101. Les trous 109 et 112 se situent respectivement proches de la périphérie externe du capot 107 et de la plaque 108. Par ailleurs, l'écart entre le bord du trou 109 et le bord de 15 l'épanouissement 104 est faible. Et l'écart entre le bord du trou 112 et le bord de l'épanouissement 105 est faible. Les trous 109 et 112 permettent donc une aération mais ils ne permettent cependant pas la pénétration d'un liquide ou d'un solide à l'intérieur de la bobine 102 ou des pièces contenues par le capot 107 et la plaque 108. Le capot 107 et la plaque 108 englobe la bobine 102. Le dessin de la figure 1 vu en coupe AA est incomplet. En réalité, le stator du ralentisseur 100 comporte huit bobines identiques à la bobine 102 dessinée. Ces huit bobines sont réparties tout autour du ralentisseur autour de l'axe 120. Lorsque le capot 107 et la plaque 108 sont placés de part et d'autre de ces 25 bobines, toutes les bobines du ralentisseur sont englobées par ce capot 107 et cette plaque 108. Toutes les bobines sont englobées de la même manière que la bobine 102 par ce capot 107 et cette plaque 108. Le capot 107 et la plaque 108 possèdent en fait chacun une face située dans un plan d'extrémités de l'ensemble des bobines du ralentisseur. 30 Le capot 107 et la plaque 108 peuvent avoir des dimensions variables. Notamment, la longueur des rebords 110 et 111 peut varier. On peut s'apercevoir de leur géométrie dans une vue dans l'espace. La figure 2 isole le dispositif de protection de l'invention. En effet, la figure 2 est une représentation en trois dimensions du capot 107 et de la 35 plaque 108. La figure 2 montre distinctement comment le capot 107 et la plaque 108 constituant le dispositif de protection s'emboîtent l'une dans l'autre pour assurer une protection globale et étanche de toutes les bobines. Les bobines 102 et les noyaux 103 ne sont pas dessinés mais s'ils l'étaient, ils se situeraient entre le capot 107 et la plaque 108. L'emboîtement du capot 107 et de la plaque 108 se fait par l'intermédiaire du rebord intérieur 111. Dans un exemple, le rebord 111 est plus long que le rebord 110. La plaque 108 ne rentre pas en contact avec ce rebord 110. Cet espace permet d'assurer une aération supplémentaire afin de dégager la chaleur due au courant de Foucault. Dans une variante, on 10 peut imaginer que ce rebord 110 soit prolongé et vienne en contact de la plaque 108 lorsque la chaleur à dissiper n'est pas trop importante. La plaque 108 d'isolation comporte des pattes 201, ici à sa périphérie externe. Ces pattes 201 sont perpendiculaires au plan de la face des extrémités des bobines. Ces pattes 201, d'orientation axiale, sont tournées 15 vers le capot 107 de protection. Ces pattes 201 permettent de maintenir la plaque 108 contre une pièce non visible du ralentisseur 100. Dans un exemple, les pattes 201 prennent appui sur ladite pièce du ralentisseur 100. Dans le cas où de violentent vibrations se produisent par exemple à cause de la réaction des amortisseurs sur une route cabossée, les pattes 201 20 permettent de maintenir bien fixe la plaque 108. Les pattes 201 maintienne la plaque 108 dans une position invariable par rapport à un ralentisseur sur lequel cette plaque 108 serait fixée. Ces pattes 201 permettent un emboîtement solide de la plaque 108 dans un ralentisseur. La plaque 108 d'isolation comporte aussi des encoches 202 sur tout 25 son contour et ce en alternance circonférentielle avec les pattes 201. Outre l'isolation thermique que la plaque 108 réalise entre les bobines et le reste des éléments du ralentisseur, ces encoches 202 réalisées par repoussage de matière permettent à la plaque 108 de remplir une fonction de maintien de câbles 203. En effet, lorsque les câbles 203 sont plaqués entre une pièce du 30 ralentisseur 100 selon l'invention et la plaque 108 et lorsque les câbles 203 se logent dans une encoche 202, ces câbles 203 sont maintenus dans une position invariable et fixe par rapport à un ralentisseur même si de violentes vibrations se produisent. Plus précisément, les câbles sont interposés entre le fond fermé des encoches et ladite pièce du ralentisseur. La figure 3 montre une représentation schématique du capot 107 et de la plaque 108 et du ralentisseur 100 en vue de dessus. Cette figure 3 montre des formes originales données dans la pratique à ce capot 107 et à cette plaque 108. Ces formes et plus particulièrement la forme du capot 107 est dérivée d'un carré 302. Ce carré 302 est représenté sur la figure alternativement en trait plein et en trait pointillé. En effet, le capot 107 de protection comporte un contour 301 extérieur en trait plein qui suit une forme d'un stator. De préférence, ce contour 301 est composé ou créé à partir du carré 302 et de redans 303 concaves aux quatre angles du carré. Un contour d'un des redans 303 avec une partie du 10 carré 302 délimite l'aire hachurée en traits parallèles pleins. Le contour 301 décrit alors le carré 302 auquel quatre triangles rectangles avec une base présentant des ondulations ont été soustraits ou enlevés aux quatre angles du carré. Toutefois la forme du capot 107 et notamment du contour 301 15 pourraient être dérivées d'un losange, d'un cercle, d'une ovale, d'un hexagone ou de tout autre forme géométrique. Dans une variante, les redans 303 pourraient être réalisés dans le losange ou le cercle ou l'hexagone à partir duquel la forme du capot 107 ou de la plaque 108 est dérivée. Des trous 304 autorisant le passage de bobines 311 sont situés de 20 préférence symétriquement de part et d'autre des redans 303. Ces trous correspondent aux trous 109 de la figure 1. En effet, les trous accueillant des bobines sont symétriques deux à deux par rapport à une bissectrice 307 d'un angle du carré 302. Cette bissectrice 307 passe par le centre d'un trou 103 réalisé dans le centre 310 du capot 107 et par un des angles du carré 302. Les trous 304 dans lesquels se logent les différentes bobines 311 du stator 101 d'un ralentisseur possèdent des centres qui se trouvent sur un cercle 305 dont le centre est confondu avec le centre 310 du trou réalisé dans le capot 107 et la plaque 108. La plaque 108 participe à l'isolation des bobines par rapport aux 30 éléments du système, et elle possède un contour 308 qui lui permet de s'emboîter dans le capot 107 de protection. Le contour 308 de la plaque 108 peut suivre précisément le contour du capot 107. Dans une réalisation préférée, le contour 308 suit l'allure et la courbure générale du contour 301. Le contour 308 comporte des redans 306 supplémentaires et notamment 35 dans les côtés du carré 302 dont sont dérivés les formes du capot 107 et de la plaque 108. Ces redans 306 supplémentaires confèrent à la plaque 108 plus de zones arrondies qu'au capot 107. Ces redans 306 ou 303 permettent au capot et à la plaque 108 d'être plus robustes. En effet, mécaniquement si le capot 107 et ou la plaque 108 5 sont soumis à des contraintes F, ils peuvent résister davantage avec des angles arrondis qu'avec des angles pointus. Un angle 312 pointu est en effet plus susceptible de casser en pliant quand les contraintes F deviennent importante et qu'elles s'appliquent précisément sur un des angles. Un angle 309 arrondi a moins tendance à plier et à casser sous les mêmes contraintes 10 F. L'angle arrondi 309 peut en effet répartir les contraintes F tout autour du point d'application de ces contraintes F. Le capot 107 et la plaque 108 présentent une certaine symétrie dans la géométrie de leur forme et de leur contour. Leur contour 301 ou 308 présente une symétrie autour de la bissectrice 307 notamment. Le capot 107 15 et la plaque 108 peuvent donc être réalisées par moulage de manière aisée. En raison de la symétrie, le moule pourra être dessiné et réalisé facilement au moyen d'automates assistés par ordinateurs gérant simplement les pièces symétriques. Par ailleurs, le moulage permet une réalisation facile des trous 20 d'aération ou du trou d'accès pour l'arbre. Le moulage est aussi le procédé idéal pour réaliser les rebords 110 et 111 du capot 107. En effet, ces rebords 110 et 111 ne forment avec le corps principal du capot 107 qu'une seule et même pièce réalisée dans un matériau homogène. Dans le but de renforcer davantage une résistance mécanique, le 25 capot 107 de protection et la plaque 108 d'isolation sont réalisés ou moulés dans un matériau plastique renforcé par des fibres. Les fibres de renfort peuvent être des fibres de verre ou des fibres de carbone. Dans un exemple, le capot 107 et la plaque 108 d'isolation peuvent être aussi utilisés pour protéger des pièces autres qu'un ralentisseur. Toute 30 pièce chauffant et nécessitant une protection particulière pourrait être protégée par le capot 107 et la plaque 108 d'isolation si on ajuste les formes de ce capot 107 ou de cette plaque 108 à la pièce à protéger. REVENDICATIONS 1 - Ralentisseur (100) électromagnétique muni de bobines (102) magnétiques et d'un dispositif de protection, caractérisé en ce que: - le dispositif de protection comporte un capot (107) unique et une plaque (108) unique qui englobent toutes les bobines (102) lorsque ce capot (107) et cette plaque (108) sont placés de part et d'autre de ces bobines (102). 2 - Ralentisseur, selon la revendication 1 caractérisé en ce que: - le capot (107) et la plaque (108) possèdent chacun une face (117, 118) située dans un plan d'extrémités des bobines (102). 3 - Ralentisseur, selon la revendication 1 à 2 caractérisé en ce que: - le capot (107) et la plaque (108) possèdent chacun un trou (113, 115) au centre de leur face autorisant le passage d'un arbre (114) de 15 transmission d'un moteur de véhicule. 4- Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que - le capot (107) et la plaque (108) possèdent des trous (109, 112) d'aération proches de leur périphérie externe. 5 - Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que - le capot (107) de protection comporte un contour (301) extérieur qui suit la forme d'un stator (101) du ralentisseur, de préférence avec la forme d'un carré (302) comportant des redans (303) concaves aux angles (312), les 25 bobines (102) étant situées symétriquement de part et d'autres de chaque redans (303). 6 - Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que - le capot (107) de protection comporte un rebord (111) autour de son 30 trou (113) intérieur. 7 - Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que - la plaque (108) d'isolation comporte des pattes (201) perpendiculaires au plan de la face (118). 8 - Ralentisseur, selon l'une des revendication 1 à 7 caractérisé en ce que - la plaque (108) d'isolation comporte des encoches (202) sur son pourtour extérieur. 9 - Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que - le capot (107) de protection et la plaque (108) d'isolation sont réalisés dans un matériau plastique renforcé par des fibres. - Ralentisseur, selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que - le capot (107) de protection et la plaque (108) sont réalisés par moulage.