Brevet FR2899295A1 — publié le 20071005

B07-1014FR 1 Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY PROCEDE DE REDUCTION DU BRUIT DANS LES FREINS ET LES EMBRAYAGES Invention de : NARAYANASAMY Rajagopal PRIORITE D'UNE DEMANDE DE BREVET DEPOSE AUX ETATS-UNIS D'AMERIQUE le 31 Mars 2006 sous le n 11/278.350 PROCEDE DE REDUCTION DU BRUIT DANS LES FREINS ET LES EMBRAYAGES De façon générale, les agencements selon l'invention concernent des freins et des embrayages et, plus particulièrement, des systèmes et des procédés pour réduire ou supprimer le bruit audible dans les freins et les embrayages pendant l'actionnement des freins et des embrayages, notamment, à titre d'exemple servant d'illustration représentative nullement limitative, les types d'actionnement de freins et d'embrayages réalisés en faisant fonctionner ou en commandant des équipements d'imagerie médicale et autres. A titre d'exemple servant d'illustration représentative nullement limitative, on décrira une forme préférée de réalisation des agencements selon l'invention en référence à des équipements d'imagerie médicale. Cependant, les agencements selon l'invention ne sont pas limités à ce sujet. Par exemple, des équipements d'imagerie médicale courants comprennent des appareils de radiologie, d'imagerie vasculaire, de fluoroscopie, de mammographie, de radiographie, de tomodensitométrie (TD), de médecine nucléaire (MN), de tomographie par émission de positons (TEP), d'imagerie par résonance magnétique (IRM) et d'échographie, etc. Ces équipements comprennent généralement un dispositif électromagnétique pour entraîner ou commander le mouvement d'un système de positionnement de patient, tel qu'une table de support de patient, un portique comportant un bras pivotant ou un bras en C, ou autre. Ces dispositifs peuvent également comporter un frein électromécanique ou un embrayage électromécanique qui permet à des opérateurs des équipements de commander le mouvement de tels dispositifs de positionnement de patient. Par exemple, et considérant maintenant la Fig. 1, un frein ou système de frein électromécanique courant 10 comprend au moins un élément fixe 20 accouplé avec au moins un élément rotatif 30. Ordinairement, l'élément fixe 20 est en outre accouplé avec un électroaimant 22, qui est accouplé avec une bobine 24 de frein, qui peut être mise sous tension ou hors tension de manière sélective par une source d'alimentation électrique 26. L'électroaimant 22 applique une force électromagnétique B à l'élément fixe 20. De même, l'élément rotatif 30 est accouplé de manière libérable avec une embase 32 qui est accouplée avec un ressort 34 de frein. Le ressort 34 de frein applique une force élastique F à l'élément rotatif 30. Ordinairement, lors de l'actionnement des freins 10, la source d'alimentation électrique 26 met hors tension la bobine 24 de frein, ce qui permet à la bobine 24 de frein de magnétiser l'électroaimant 22. Dans ces conditions, la force magnétique B surpasse ou est autorisée à surpasser la force F du ressort, ce qui amène l'élément fixe 20 et l'élément rotatif 30 à exercer une traction ou à être tirés l'un vers l'autre. Cela permet à l'élément fixe 20 et à l'élément rotatif 30 d'être regroupés en empêchant de ce fait l'élément rotatif 30 de se déplacer ou de tourner librement par rapport à l'élément fixe 20. Il n'est pas étonnant que beaucoup de bruit soit produit lorsque l'élément fixe 20 et l'élément rotatif 30 exercent une traction ou sont tirés l'un vers l'autre et se heurtent. De même, lorsque les freins 10 sont relâchés ou ne sont pas actionnés, la source d'alimentation électrique 26 met sous tension la bobine 24 de frein, ce qui permet à la bobine 24 de frein de démagnétiser l'électroaimant 22. Dans ces conditions, la force F du ressort surpasse ou est autorisée à surpasser la force électromagnétique B, ce qui amène l'élément rotatif 30 et l'embase 32 à exercer une traction ou à être tirés l'un vers l'autre. Cela permet à l'élément fixe 20 et à l'élément rotatif 30 de se séparer ou de s'écarter l'un de l'autre en permettant ainsi à l'élément rotatif 30 de se déplacer librement ou de tourner par rapport à l'élément fixe 20. I1 n'est pas étonnant que beaucoup de bruit soit produit lorsque l'élément rotatif 30 et l'embase 32 exercent une fraction ou sont tirés l'un vers l'autre et se heurtent. Comme décrit, une tension, par exemple une tension continue d'alimentation fournie par la source d'alimentation électrique 26, met de préférence sous tension ou hors tension la bobine 24 de frein. Comme décrit également, puisque l'élément fixe 20, l'élément rotatif 30 et l'embase 32 sont chacun, d'une façon traditionnelle, en métal ou en matières métalliques, le contact d'un métal contre un autre métal produit le bruit décrit, ce qui risque de provoquer une perturbation ou un inconvénient pour les personnes concernées, dont par exemple les opérateurs des équipements utilisant les équipements d'imagerie médicale, ou un patient en cours d'examen. En outre, en cas de freinage d'urgence, les niveaux de bruit peuvent grimper en provoquant une perturbation encore plus grande. Une solution courant pour réduire le bruit indésirable de freins dans des freins ou des systèmes de freins classiques 10 consiste à mettre en place une bague d'amortissement autour d'un tambour de frein, de façon qu'un mouvement relatif et un patinage maîtrisé soient permis entre la bague d'amortissement et le tambour de frein chaque fois que la bague d'amortissement vibre pendant le freinage ou le relâchement de freins. Cependant, cette solution nécessite l'installation de matériel supplémentaire sur le frein ou le système de freins 10, ce qui peut être coûteux et encombrant. Une autre solution courante consiste à utiliser un dispositif de commande de démarrage en souplesse que la source d'alimentation électrique 26 peut utiliser pour créer un profil de rampe de tension pour exciter la bobine 24 de frein. Cependant, pour une rampe typique de 0 à 24 volts à pente de 1 V/500 ms, un temps de latence typique peut dépasser une douzaine de secondes. De plus, il apparaît qu'aucune des solutions traditionnelles ne limite le bruit produit pendant le freinage et l'actionnement de l'embrayage dans les équipements d'imagerie médicale, dans lesquels des systèmes et des procédés utilisables réduisent sensiblement le contact d'un métal contre un autre métal entre les éléments fixes 20, les éléments rotatifs 32 et les embases 34, ou fonctionnent indépendamment de variations de la tension d'alimentation, ou permettent un freinage et un actionnement d'embrayage silencieux et souples sur de larges intervalles de puissance appliquée par les sources d'alimentation électriques 26. En outre, de même que pour le frein et les fonctionnements de freins décrits, des caractéristiques de fonctionnement similaires existent aussi avec l'embrayage et les fonctionnements d'embrayage et autres. Dans une première forme de réalisation, un procédé de réduction de bruit pour frein ou embrayage comprend des étapes consistant à accoupler un élément fixe avec un élément rotatif d'un frein ou d'un embrayage, l'attraction ou la répulsion entre l'élément fixe et l'élément rotatif résultant d'une opération d'actionnement ou de relâchement du frein ou de l'embrayage, et à appliquer un profil de tension à l'élément fixe et/ou à l'élément rotatif pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage afin de déplacer l'élément fixe et l'élément rotatif l'un par rapport à l'autre à une ou plusieurs vitesses souhaitables pour réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage. Dans un mode de réalisation, le profil de tension comporte au moins un profil en échelon et au moins un profil en rampe. Dans un mode de réalisation, le profil de tension comporte au moins deux profils en échelon et au moins un profil en rampe. Dans un mode de réalisation, le profil de tension comporte au moins un profil en rampe intermédiaire entre au moins deux profils en échelon. Dans un mode de réalisation, le profil de tension comporte une ou plusieurs 35 impulsions de tension. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à régler le profil de tension en réponse à une ou plusieurs variations de la tension d'alimentation. Dans un mode de réalisation, le frein ou l'embrayage est apte à servir dans des équipements d'imagerie médicale. Dans un mode de réalisation, l'élément fixe et l'élément rotatif sont constitués d'au moins une partie en matière métallique et l'application du profil de tension réduit le contact d'un métal contre un autre métal pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage. Dans une autre forme de réalisation, un procédé de réduction de bruit pour frein ou embrayage comprend des étapes consistant à créer un profil de tension ayant au moins un profil en échelon et au moins un profil en rampe ; et appliquer le profil de tension à un élément fixe et/ou un élément rotatif d'un frein ou d'un embrayage afin de réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage. Dans encore une autre forme de réalisation, un dispositif de réduction de bruit pour frein ou embrayage comprend un élément fixe accouplé avec un élément rotatif d'un frein ou d'un embrayage, l'attraction ou la répulsion entre l'élément fixe et l'élément rotatif résultant d'un actionnement ou d'un relâchement du frein ou de l'embrayage, et un générateur de tension coopérant avec l'élément fixe et/ou l'élément rotatif, le générateur de tension générant un profil de tension comportant au moins un profil en échelon et au moins un profil en rampe qui sont appliqués de manière sélective à l'élément fixe et/ou à l'élément rotatif afin de réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage. Selon encore une autre forme de réalisation, les équipements médicaux comprennent un élément fixe accouplé avec un élément rotatif d'un frein ou d'un embrayage des équipements médicaux, l'attraction ou la répulsion entre l'élément fixe et l'élément rotatif résultant d'un actionnement ou d'un relâchement du frein ou de l'embrayage, et un générateur de tension coopérant avec l'élément fixe et/ou l'élément rotatif, le générateur de tension créant un profil de tension comportant au moins un profil en échelon et/ou au moins un profil en rampe qui sont appliqués de manière sélective à l'élément fixe et/ou l'élément rotatif afin de réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de commande de bruit comprend en outre : un système d'entraînement accouplant le générateur de tension avec l'élément fixe et/ou l'élément rotatif. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins 5 annexés sur lesquels : la Fig. 1 représente un schéma de principe de niveau haut d'un frein ou système de frein électromécanique ; la Fig. 2 représente un schéma de principe de niveau haut de mise en oeuvre de systèmes et de procédés pour réduire ou supprimer le bruit audible dans des freins 10 et des embrayages pendant le fonctionnement des freins et des embrayages ; et la Fig. 3 représente un profil de tension pour commander un frein ou un embrayage. Diverses formes de réalisation des agencements selon l'invention permettent des systèmes et des procédés pour réduire ou supprimer le bruit audible dans des 15 freins et des embrayages pendant le fonctionnement des freins et des embrayages. Cependant, les agencements selon l'invention ne sont pas limités sur ce point et peuvent également être mis en oeuvre tout aussi bien dans le cadre d'autres applications. Considérant maintenant la Fig. 2, il y est représenté un dispositif de 20 commande de tension 40 pour un frein ou un embrayage 42. Plus particulièrement, le dispositif de commande de tension 40 comprend une source d'alimentation électrique qui coopère avec (i) un système d'entraînement 44, et (ii) un générateur 46 de profil de tension par l'intermédiaire d'un circuit de mesure 48 d'alimentation en tension. De préférence, le générateur 46 de profil de tension coopère également avec 25 un générateur 50 de modulation de durée d'impulsion ("MDI"), qui entraîne le frein ou l'embrayage 42 par l'intermédiaire du système d'entraînement 44, lequel coopère avec le générateur 50 de MDI et le frein ou l'embrayage 42 entre lesquels il est monté. Selon une autre possibilité, le générateur 46 de profil de tension peut également comprendre une servocommande (non représentée), éventuellement à la 30 place du générateur 50 de MDI, pour entraîner le frein ou l'embrayage 42 par l'intermédiaire du système d'entraînement 44. De toute manière, le système d'entraînement 44 entraîne de préférence le frein ou l'embrayage 42 suivant un profil de tension à variation progressive, comme illustré sur la Fig. 3. De préférence, le générateur 46 de profil de tension génère une impulsion de 35 tension continue d'une ampleur voulue pendant un laps de temps voulu. Le générateur 50 de MDI est lui-même configuré pour moduler l'impulsion de tension continue fournie par le générateur 46 de profil de tension et, à son tour, pour produire le profil de tension variable illustré sur la Fig. 3, en fournissant finalement des signaux de tension d'alimentation voulus qui entraînent le frein ou l'embrayage 42 par l'intermédiaire du système d'entraînement 44. De préférence encore, le circuit de mesure 48 d'alimentation en tension mesure la tension fournie par la source d'alimentation électrique 26 qui alimente finalement le frein ou l'embrayage 42 par l'intermédiaire du système d'entraînement 44, et de préférence le système d'entraînement 44 comprend (bien que cela ne soit pas représenté) i) un dispositif de commutation tel qu'un MOSPHET, un relais, un transistor, etc. et ii) une commande de commutation pour entraîner à volonté le frein ou l'embrayage 42. Comme décrit précédemment, le relâchement et l'actionnement du frein ou de l'embrayage 42 provoque l'attraction ou la répulsion magnétique de l'élément fixe 20 et de l'élément rotatif 30. Comme on le décrira plus loin, la tension à profil à variation progressive, selon les agencements novateurs, réduit ou réduit sensiblement la vitesse d'attraction et de répulsion magnétique entre l'élément fixe 20 et l'élément rotatif 30. A son tour, cela réduit sensiblement le contact d'un métal contre un autre métal, et le bruit, entre l'élément fixe 20, l'élément rotatif 30 et l'embase 32. Puisque l'énergie de l'élément rotatif 30 peut être sensiblement réduite et maîtrisée, le bruit provoqué pendant l'attraction et la répulsion de l'élément fixe 20, de l'élément rotatif 30 et de l'embase 32 peut également être réduit ou sensiblement réduit. Considérant maintenant la Fig. 3, il y est illustré un profil de tension 52 pour commander le frein ou l'embrayage 42. Plus particulièrement, le temps est reporté sur un axe x en fonction d'une tension continue reportée sur un axe y, ce qui donne un profil de tension voulu 52 pour exciter le frein ou l'embrayage 42. Selon une autre possibilité, un autre profil d'intensité 52' (non représenté) pourrait également facilement être substitué au profil de tension 52 avec un effet identique ou sensiblement identique. De toute manière, le profil de tension 52 est illustré par commodité, commandant finalement le fonctionnement du frein ou de l'embrayage 42. Plus particulièrement, la Fig. 3 représente un profil de tension préféré pour modifier dans le temps la tension fournie au frein ou à l'embrayage 42. Ainsi, le profil de tension 52, tel qu'il est illustré, comporte au moins un profil en échelon 54, 58 et au moins un profil en rampe 56 aussi bien pour un relâchement de frein 60 que pour un freinage 62, ces deux opérations pouvant réduire ou sensiblement réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage 42, comme on va maintenant l'illustrer à l'aide de l'exemple ci-après. Dans l'exemple servant d'illustration représentative nullement limitative de la Fig. 3, pendant un relâchement de frein 60, par exemple, pour une impulsion de courant continu de 0 à 24 volts, un premier profil en échelon 54a est produit à partir de 0 volt jusqu'à environ 18 volts en amont. Ensuite, un profil d'accroissement en rampe (ou de première rampe) 56a débute à environ 18 volts et s'achève à environ 19 volts. Enfin, un second profil en échelon 58a est ensuite appliqué à partir de la tension approximative de 19 volts jusqu'à environ 24 volts en amont. De même, pendant un actionnement de frein 62, par exemple, là encore pour la même impulsion de courant continu de 0 à 24 volts, un premier profil en échelon 54b est créé de 24 volts jusqu'à environ 8 volts en aval. Ensuite, un profil de décroissance en rampe (ou de seconde rampe) 56b commence à environ 8 volts et se termine à environ 7 volts. Enfin, un second profil en échelon 58b est ensuite appliqué environ depuis les 7 volts jusqu'à 0 volt en aval. Il faut souligner que les valeurs des tensions continues et la durée des profils en rampe 54, 58 et en échelon 56 peuvent être modifiées de façon adéquate en fonction de la force requise ou voulue pour faire fonctionner le frein ou l'embrayage 42. Par exemple, dans l'exemple représenté sur la Fig. 3, la durée de chacun des profils en rampe 56 est d'environ 500 ms. Ainsi, en exécutant divers profils de tension 52 selon les agencements de l'invention au moyen du dispositif de commande 40 de tension, le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage 42 peut être réduit ou sensiblement réduit. De plus, la réduction du contact d'un métal contre un autre métal entre l'élément fixe 20, l'élément rotatif 30 et l'embase 32 peut aussi réduire ou sensiblement réduire l'usure de ces pièces, ce qui prolonge avantageusement la durée de vie du frein ou de l'embrayage 42. De toute manière, dans une forme de réalisation préférée, la tension fournie au système d'entraînement 44 est mesurée en continu, et le début et l'arrêt des profils en rampe 56 dans un intervalle de tension donné peuvent être réglés en réponse à des variations de tensions d'alimentation. Ainsi, le bruit produit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage 42 peut être fortement réduit même en présence de tensions d'alimentation très fluctuantes fournies par une source d'alimentation électrique donnée 26. LISTE DES REPERES 10 Frein ou système de frein 20 Elément fixe 22 Electroaimant 24 Bobine de frein 26 Source d'alimentation électrique 30 Elément rotatif 32 Embase 34 Ressort de frein 40 Dispositif de commande de tension 42 Frein ou embrayage 44 Système d'entraînement 46 Générateur de profil de tension 48 Circuit de mesure d'alimentation 50 Générateur de MDI 52 Profil de tension 54 Profil en échelon 54a Premier profil en échelon 54b Premier profil en échelon 56 Profil en rampe 56a Profil en rampe montante (ou première rampe) 56b Profil en rampe descendante (ou seconde rampe) 58 Profil en échelon 58a Second profil en échelon 58b Second profil en échelon 60 Relâchement du frein 62 Actionnement du frein B Force électromagnétique (ou force magnétique) F Force du ressort5 REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de bruit pour un frein ou un embrayage (42), comprenant les étapes suivantes : accoupler un élément fixe (20) avec un élément rotatif (30) d'un frein ou d'un embrayage (42), l'attraction ou la répulsion entre l'élément fixe (20) et l'élément rotatif (30) résultant d'un actionnement ou d'un relâchement (60, 62) du frein ou de l'embrayage (42) ; créer un profil de tension (52) ; et appliquer le profil de tension (52) à l'élément fixe (20) et/ou à l'élément rotatif (30) pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage (42) afin de déplacer l'élément fixe (20) ou l'élément rotatif (30) l'un par rapport à l'autre à une ou plusieurs vitesses voulues afin de réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage (42). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le profil de tension (52) comporte au moins un profil en échelon (54, 58) et au moins un profil en rampe (56). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le profil de tension (52) comporte au moins deux profils en échelon (54, 58) et au moins un profil en rampe (56). 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le profil de tension (52) comporte au moins un profil en rampe (56) intermédiaire entre au moins deux profils en échelon (54, 58). 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le profil de tension (52) comporte une ou plusieurs impulsions de tension. 6. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape consistant à régler le profil de tension (52) en réponse à une ou plusieurs variations de la tension d'alimentation. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le frein ou l'embrayage (42) est apte à servir dans des équipements d'imagerie médicale. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élément fixe (20) et l'élément rotatif (30) sont constitués d'au moins une partie en matière métallique et dans lequel l'application du profil de tension (52) réduit le contact d'un métal contre un autre métal pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage (42). 9. Dispositif de commande de bruit pour frein ou embrayage (42), comprenant : un élément fixe (20) coopérant avec un élément rotatif (30) d'un frein ou d'un embrayage (42), l'attraction ou la répulsion entre l'élément fixe (20) et l'élément rotatif (30) résultant d'un actionnement ou d'un relâchement (60, 62) du frein ou de l'embrayage (42), et un générateur (46) de tension coopérant avec l'élément fixe (20) et/ou l'élément rotatif (30), le générateur (46) de tension générant un profil de tension (52) comportant au moins un profil en échelon (54, 58) et au moins un profil en rampe (56) qui sont appliqués de manière sélective à l'élément sélectif (20) et/ou à l'élément rotatif (30) afin de réduire le bruit pendant le fonctionnement du frein ou de l'embrayage (42). 10. Dispositif de commande de bruit selon la revendication 15, comprenant en outre : un système d'entraînement (44) accouplant le générateur (46) de tension avec l'élément fixe (22) et/ou l'élément rotatif (30).