Brevet FR3035463A1 — publié le 20161028

Frein intégral à commande électromagnétique FIEM avec actionneurs à Anneaux magnétique(s) Le Domaine technique de 1"invention concerne les freins qui sont dans le domaine technique du freinage, et particulièrement destiné aux camions. Métros, trains, automobiles L'état des techniques antérieures dans l'industrie du freinage et d'une manière générale la 5 technique consiste à agir sur des actionneurs hydrauliques, ou pneumatiques de la manière suivante. Au cours d'une action de freinage, Il est injecté dans ces actionneurs des liquides hydrauliques ou de l'air de manière à provoquer des pressions sur des matériaux de friction appelée plaquettes de frein. Ces plaquettes sont reparties d'un coté et de l'autre du disque, elles pincent le disque de freinage. Celui-ci provoque alors une décélération de la roue qui lui est 10 associée. .L'invention consiste à remplacer les actionneurs hydrauliques ou pneumatiques par des actionneurs électromagnétiques à anneaux avec palette ou des moteurs sans balais pour commander des freins qui sont désignés sous le nom de contact intégral , qui comportent des frictions sur 3600 et qui entrent en contact avec les deux faces du disque de freinage. Exposé de l'invention : l'invention a pour objet de contrôler les freins, leur puissance de 15 freinage, leur efficacité et la robustesse de fonctionnement et ceci en mettant en oeuvre des actionneurs électromagnétiques , qui sont soit des anneaux magnétiques fig 1 et 2 soit des moteurs sans balais fig 3 , actionneurs qui sont alimentés en énergie électrique et déterminent ainsi des mouvements d'attraction sur les palettes des anneaux magnétiques ou de rotation associé à des engrenages mécaniques pour les moteurs sans balais L'invention concerne 20 principalement un frein dit 360° dont la particularité est de freiner sur un disque en rotation dont les deux faces sont mises en contacts avec les plaquettes de frictions qui sont disposées sur les 360° Lorsque les actionneurs électromagnétiques sont alimentées en courant à partir de générations électriques comprises entre 24volts et 90 volts selon le type d'actionneur choisis Un module 25 électronique de commande contrôle les courants injectés dans les actionneurs .La force d'applications sur les frictions sera plus ou moins importante en fonction de la quantité de courant injecté dans les anneaux magnétiques ou les moteurs sans balais .Le module électronique injecte des courants selon le mode modulation de fréquence en ce qui concerne les anneaux magnétiques et selon le mode modulation de fréquence ou le mode courant continu en ce qui 30 concerne les moteurs sans balais.. Le freinage est plus ou moins important en fonction de la force appliquée par les actionneurs. En conséquence tout organe solidaire du disque sera plus ou moins ralenti (une roue par exemple) L'invention considère que le disque est fixe, toutefois le disque pourrai être monté flottant et guidé sur l'axe de la roue 2 3035463 Une brève présentation de l'invention comporte un disque (1) des portes frictions (2) des frictions (3) .La mise en pression des frictions est assuré à l'aide de deux moteurs sans balais (4) figure 3 ou de deux anneaux électromagnétiques (5) dont un seul est représenté figure 2 il a pour fonction d'attirer la palette(6) qui agit grâce à l'utilisation des poussoirs (7) sur les portes frictions( 8) et permettent l' application des frictions sur le disque Les disques de freins de camions peuvent être équipés d'aubes ou d'ailettes sur la périphérie du disque soit de l'un ou des deux cotés de manière à assurer la ventilation du frein Toutefois cette technique est compatible uniquement avec des frictions plein contact et sans étrier L'invention consiste à utiliser des actionneurs électromagnétiques de manière à simplifier 10 l'installation des systèmes de freinage sur les .véhicules et de diminuer les couts d'acquisition d'exploitation de montage et d'une manière générale le rapport qualité prix des freins et des systèmes de freinage Les Applications industrielles concernent l'ensemble de l'industrie du freinage. L'invention est composée de pièces qui sont compatibles avec toutes les gammes de véhicules. Les techniques 15 de fonderie en particulier, mais aussi les techniques de fabrication, L'ensemble du frein fig2 ainsi constitué n'entraine aucune servitude et se monte en lieu et place des freins existants La puissance, les dimensions et les tensions d'alimentation des actionneurs électromagnétiques sont en relation avec la puissance demandée par les freins ainsi que les conditions de montage des freins dans les roues des véhicules. L'exemple d'une réalisation et les caractéristiques d'un 20 anneau magnétique sont données ci après. On conçoit que en fonction des dimension disponibles pour les bobines et les palettes il est possible de construire une gamme de freins dont l'efficacité sera plus ou moins importante en fonction de la force électromagnétique développé par les anneaux et aussi en fonction de l'implantation dans le frein de 1 ou 2 anneaux selon les besoins de la puissance de freinage. 25 L'anneau est en réalité une bobine composé d'un corps de bobine,( 8) d'un stator (9) d'une bobine (10) et d'une palette selon les figures 1.c La palette comporte des encoches et des passages dans le but de permettre à des poussoirs de communiquer les forces développées par l'anneau, sur les plaquettes de friction. Dans le but de conserver les performances des frictions selon leur usure, le stator de l'anneau est 30 monté sur un ressort hélicoïdal (12) figl.b ou des ressorts cylindriques. Leur fonction est de rapprocher l'anneau des portes frictions lorsque l'épaisseur des frictions diminue en fonction de leur usure .Ce dispositif permet de conserver des cotes de la palette et des doigts qui poussent les portes frictions constantes. Le stator coulisse dans un logement (13) figl.b dont la profondeur correspond en millimètre à la 35 perte d'épaisseur des frictions 3 3035463 La commande électrique de l'anneau est réalisé par un module électronique dont les caractéristiques sont dépendent des caractéristiques de l'anneau magnétique. Dans le cas considéré, l'anneau la valeur L est de 24 mh pour un entrefer de 0.55mm , la résistance RI est de 0.90 ohm, la force est de 3000N pour un courant de 12,5 ampères sous 12 volts selon un mode courant continu .En fonction d'un mode de commande pulsé et de la distance de l'entrefer le courant est compris entre 4 et 7,3 ampères sous 12 volts. Dans ce mode de commande en PWM la fréquence de modulation est de 333Hz. Le temps de monté sont d'environ 50 ms et les temps de descente de 29ms à 9 ms La figures 4 donne deux schémas des modules électroniques de commande Le commutateur est 10 un VN2ON un MOS FET de Vdss=60V , Rds(on)- 0;05ohm et de courant de sortie nominal de 14 A sous 13Volts. Plusieurs montages fig. 4.a et fig.4.b sont possibles déterminant le temps d'extinction du courant après le passage à l'état bloqué du commutateur En fonction de la puissance de freinage demandée toute une famille de freins est constructible soit avec un seul anneau actionneur, soit avec deux anneaux actionneurs. Dans ce dernier cas les 15 anneaux sont montés de part et d'autre du disque .Ce disque lui est fixe sur l'axe de la roue. Dans cette configuration les deux anneaux sont actifs en pinçant le disque sur les deux faces La technologie permet de commander directement à partir de la pédale de frein un pilotage en direct ou en utilisant les techniques de multiplexage les modules électroniques qui actives les anneaux magnétique. La puissance électrique nécessaire est toujours délivrée par les sources d'énergie de 20 12 volts à 48 volts cas des anneaux magnétiques et à 90 volts pour les moteurs sans balais. La fonction frein de parking est mise en oeuvre selon les techniques de mécanique classique et dont l'activation aura pour résultat de pousser la ou les palettes des actionneurs électromagnétiques vers les portes frictions. 4 REVENDICATIONS1) Dispositif de Frein intégral 3600 équipé d'actionneurs électromécaniques comprenant des anneaux magnétiques des palettes ou de moteurs sans balais , caractérisé en ce que leur action est d'appliquer des forces sur les plaquettes de friction par la mise en oeuvre de courants dans des anneaux magnétiques (5 )et (6) qui attirent les palettes qui elles sont équipées de doigts de poussée. les moteurs sans balais sont associés à des engrenages pour augmenter les forces de l'actionneur (4).Les actionneurs sont alimentés par des sources d'énergie comprises dans la gamme de 24 volts à 90 volts Les dits actionneurs sont commandés par des modules électroniques capables de doser le courant et par conséquent les forces nécessaires pour la mise en action des deux éléments qui portent les frictions de manière à ce que les frictions reparties sur 360'entrent en contact avec le disque de freinage. Le rattrapage de l'usure des frictions en ce qui concerne l'actionneur électromagnétique est corrigé par la présence dans le logement(13) d'un ressort hélicoïdal (12) ou des ressorts dans lequel coulisse l'anneau magnétique. Une action sur la palette entraine une action sur les frictions 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'action de freinage du frein est activée grâce à l'utilisation des actionneurs électromécaniques à palettes 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les actionneurs électromécaniques sont des anneaux magnétiques (5) et (6) au nombre de un ou deux selon la puissance demandée par le frein. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les actionneurs (4) sans balais 20 sont au nombre de deux 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé les actionneurs sont commandés par des modules électroniques alimentés par des sources d'énergie de 24 volts à 90 volts ° 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les courants de commande des actionneurs sont des courants dits modulés en fréquences ou à cycle variable pour anneaux 25 magnétiques et en mode courant continu pour les moteurs sans balais 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que une action mécanique sur la palette entraine une action sur les frictions et permet une commande de sécurité type frein à main 30