Brevet FR3149589A1 — publié le 20241213

Roue (1) freinée montée à rotation sur un essieu (E) autour d’un axe (X), comprenant : un premier dispositif de freinage (10), magnétique, comprenant un stator (11) et un rotor (12) susceptibles de produire un premier couple de freinage, l’un du stator et du rotor étant agencé pour se déplacer suivant l’axe (X) entre une position de libre rotation et une position de freinage et pour être rappelé dans la position de libre rotation par des moyens de rappel élastique ; un deuxième dispositif de freinage (20), par friction, comprenant une pile de disques (21.1, 21.2, 21.3 22.1, 22.2) susceptible de produire un deuxième couple de freinage sur la roue, la pile de disques comprenant une face arrière axialement en regard du stator ou du rotor agencé pour se déplacer suivant l’axe ; et au moins un actionneur (41) agencé pour exercer sur une face avant de la pile de disques un effort de presse. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.2 Roue à freinage mixte magnétique/friction pour véhicule, atterrisseur d’aéronef et aéronef équipés d’une telle roue La présente invention concerne le domaine du freinage des roues de véhicule telles que les roues d’aéronef. L’invention s’applique plus particulièrement aux dispositifs à freinage mixte magnétique/friction, c’est-à-dire les dispositifs dans lesquels on utilise simultanément ou sélectivement un champ magnétique et un frottement mécanique pour produire un effort de freinage. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Une roue d’aéronef comprend généralement une jante reliée par un voile à un moyeu qui est monté pour tourner sur un essieu porté par une extrémité inférieure d’un atterrisseur. La roue d’aéronef est traditionnellement pourvue d’un dispositif de freinage permettant de ralentir et d’immobiliser l’aéronef lorsqu’il est au sol. Il est connu des dispositifs de freinage par friction comprenant une pile de disques de freinage qui est logée dans un espace s’étendant entre la jante et le moyeu et qui comprend une alternance de disques rotoriques liés en rotation à la roue et de disques statoriques fixes en rotation par rapport à l’essieu. Le dispositif de freinage comprend également des actionneurs hydrauliques ou électromécaniques montés sur une couronne porte-actionneurs et agencés pour appliquer sélectivement un effort de presse sur la pile de disques de manière à freiner la rotation de la roue. Sont en outre connus des dispositifs de freinage magnétique à courant de Foucault (dénommé « Eddy current » en anglais) utilisés pour le freinage de roues de véhicules et plus particulièrement de roues d’aéronef. Le dispositif de freinage magnétique comprend généralement un rotor qui est rapporté sur la roue en regard d’un stator monté coulissant par rapport à l’essieu. L’un du rotor et du stator est pourvu d’aimants tandis que l’autre dudit rotor et dudit stator est composé d’un matériau électriquement conducteur. Le coulissement du stator est généralement assujetti à des actionneurs hydrauliques ou électromécaniques agencés pour rapprocher sélectivement ledit stator du rotor de manière à générer un couple de freinage sur ledit rotor et ainsi freiner la rotation de la roue. Le document FR-A-3122405 décrit un tel dispositif de freinage magnétique. Contrairement aux dispositifs de freinage par friction, les dispositifs de freinage à courants de Foucault ne sont pas soumis à l’usure, ce qui limite leur maintenance et l’émission de particules fines. Néanmoins, les dispositifs de freinage à courants de Foucault ne sont utilisables que lorsque le rotor a une certaine vitesse par rapport au stator. Il est donc apparu judicieux d’associer au dispositif de freinage magnétique un dispositif de freinage par friction pour assurer le freinage à basse vitesse ou en stationnement. Cependant, cette association a tendance à nécessiter l’intégration d’un premier système de commande pour actionner le dispositif de freinage par friction, et d’un deuxième système de commande, indépendant du premier système de commande, pour actionner le dispositif de freinage à courant de Foucault, ce qui tend à complexifier la commande du frein, mais aussi à augmenter son poids et à compliquer son intégration dans la roue. OBJET DE L’INVENTION L’invention résulte de ces travaux et a pour but de proposer une roue de véhicule à freinage mixte remédiant au moins en partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention propose une roue freinée de véhicule montée à rotation sur un essieu autour d’un axe, comprenant : un premier dispositif de freinage, magnétique, comprenant un stator et un rotor agencés pour produire entre eux un flux magnétique susceptible d’engendrer des courants de Foucault produisant un premier couple de freinage de la roue, l’un du stator et du rotor étant agencé pour se déplacer suivant l’axe de rotation de la roue entre une position de libre rotation de la roue et une position de freinage de la roue et pour être rappelé dans la position de libre rotation par des moyens de rappel élastique ; un deuxième dispositif de freinage, par friction, comprenant une pile de disques comportant au moins un disque statorique et un disque rotorique agencés pour frotter l’un contre l’autre en produisant un deuxième couple de freinage de la roue, la pile de disques comprenant une face arrière axialement en regard du stator ou du rotor agencé pour se déplacer suivant l’axe de rotation de la roue ; et au moins un actionneur agencé pour exercer sur une face avant de la pile de disques un effort de presse suffisant pour forcer le disque statorique et le disque rotorique à frotter l’un contre l’autre et amener le stator ou le rotor à se déplacer de la position de libre rotation à la position de freinage. L’effort de presse exercé par l’actionneur est ainsi susceptible de produire simultanément le premier couple de freinage et le deuxième couple de freinage, de sorte qu’un seul système de commande permet de piloter à la fois le premier dispositif de freinage et le deuxième dispositif de freinage. Le fonctionnement et la mise en œuvre du système de freinage de la roue sont dès lors facilités et simplifiés, et le volume d’encombrement dudit système de freinage est limité. Selon une caractéristique particulière, le premier dispositif de freinage est à flux radial. Selon une autre caractéristique particulière, la roue comprend une jante annulaire reliée par un voile à un moyeu reçu à pivotement sur l’essieu, la jante délimitant avec le voile et le moyeu un espace annulaire dans lequel s’étend le premier dispositif de freinage et le deuxième dispositif de freinage. Selon une autre caractéristique particulière, les moyens de rappel élastique comprennent au moins un ressort. Selon une autre caractéristique particulière, le disque statorique et le disque rotorique sont montés coulissant selon l’axe de rotation de la roue sur un tube de torsion fixé à l’essieu. De manière particulière, le stator est monté coulissant selon l’axe de rotation de la roue sur le tube de torsion. Selon une autre caractéristique particulière, le stator porte des aimants. Selon une autre caractéristique particulière, l’actionneur est un actionneur hydraulique. L’invention concerne aussi un atterrisseur d’aéronef comprenant au moins une telle roue. L’invention concerne également un aéronef comprenant au moins un tel atterrisseur. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels : la est une représentation simplifiée d’un aéronef comprenant des roues freinées selon un mode de réalisation particulier de l’invention ; la est une vue en coupe axiale de l’une des roues freinées de l’aéronef illustré à la ; la est une vue éclatée de la roue illustrée à la . DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la , l’invention est décrite en application à un aéronef A comprenant deux atterrisseurs principaux P qui comportent chacun une jambe J ayant une première extrémité articulée sur une structure S de l’aéronef A et, à l’opposé, une deuxième extrémité portant des roues 1 tournant autour d’un axe X sur un essieu E tubulaire. Les atterrisseurs principaux P sont ici du type rétractable mais l’invention est applicable à des atterrisseurs fixes, voire à un autre type de véhicule comme un véhicule terrestre. Les roues 1 sont dites « freinées », c’est-à-dire équipées d’un frein destiné à sélectivement ralentir et arrêter l’aéronef A lorsque celui-ci est au sol. La description qui suit porte sur l’une des roues 1 de l’aéronef, les roues 1 étant ici identiques mais pouvant aussi être différentes. La roue 1 comporte, comme illustré à la , une jante 2 annulaire reliée par un voile 3 à un moyeu 4 reçu à pivotement sur l’essieu E au moyen de roulements (non représentés). La jante 2 s’étend en regard du moyeu 4 et délimite avec ledit moyeu 4 un espace annulaire ayant une extrémité au moins partiellement obturée par le voile 3 et, à l’opposée, une extrémité ouverte. Le frein de la roue 1 comprend un premier dispositif de freinage 10 magnétique à flux radial et un deuxième dispositif de freinage 20 par friction. Le premier dispositif de freinage 10 comprend un élément fixe en rotation, ou stator 11, et un élément mobile en rotation, ou rotor 12. Le stator 11 et le rotor 12 ont ici respectivement la forme d’un disque annulaire et d’une couronne ayant des axes centraux confondus avec l’axe X de rotation de la roue 1. En référence à la , le rotor 12 a un pourtour externe qui comporte des rainures périphériques axiales 12.1 recevant chacune un tronçon d’extrémité d’une barrette 5 fixée sur la surface intérieure de la jante 2 pour assurer un couplage en rotation du rotor 12 avec la jante 2 autour de l’axe X. Des vis (non représentées) relient le rotor 12 aux tronçons d’extrémité des barrettes de sorte que ledit rotor 12 est fixe par rapport à la roue 1. La couronne formant le rotor 12 est réalisée en un matériau électriquement conducteur et comprend un pourtour interne définissant une surface principale 12.2 du rotor 12. Cette surface principale 12.2 est de forme cylindrique et s’étend coaxialement à la roue 1. Le stator 11 a un pourtour interne qui comporte des encoches périphériques axiales 11.1 recevant chacune un tronçon d’un tenon (non représenté) ou nervure qui est solidaire de la surface extérieure d’un tube de torsion 30 fixé à une collerette E 1 de l’essieu E pour assurer un couplage en rotation du stator 11 avec le tube de torsion 30 autour de l’axe X et un guidage en translation dudit stator 11 sur le tube de torsion 30 selon ledit axe X. Le disque formant le stator 11 comprend un pourtour externe pourvu d’une série d’aimants 11.3 permanents définissant une surface principale 11.2 du stator 11. Cette surface principale 11.2 est de forme cylindrique et s’étend coaxialement à la roue 1 pour pouvoir être engagée dans la surface principale 12.2 du rotor 12. Les aimants 11.3 sont agencés de manière à engendrer des courants de Foucault dans le rotor 12 lorsque la surface principale 11.2 du stator 11 et la surface principale 12.2 du rotor 12 sont séparées par un faible entrefer et que ledit rotor 12 pivote par rapport audit stator 11. Les tenons forment des glissières permettant au stator 11 de coulisser suivant l’axe X sur le tube de torsion 30 entre une première position dite de freinage (non illustrée) et une deuxième position dite de libre rotation de la roue 1 (illustrée à la ) vers laquelle ledit stator 11 est rappelé par des ressorts 13 hélicoïdaux équitablement répartis autour de l’axe X. Dans la position de freinage, le stator 11 est rapproché du rotor 12 au point que la surface principale 11.2 du stator 11 est engagée dans la surface principale 12.2 du rotor 12 : les surfaces principales 11.2, 12.2 sont séparées l’une de l’autre par un premier entrefer prédéterminé. Dans la position de libre rotation, le stator 11 est écarté du rotor 12 au point que la surface principale 11.2 du stator 11 est dégagée de la surface principale 12.2 du rotor 12 : les surfaces principales 11.2, 12.2 sont séparées l’une de l’autre par un deuxième entrefer prédéterminé qui est supérieur au premier entrefer. On comprend qu’en position de freinage, les aimants 11.3 du stator 11 engendrent dans le rotor 12 des courants de Foucault suffisants pour engendrer un couple de freinage sur ledit rotor 12, et qu’en position de libre rotation, ce couple de freinage est négligeable, voire inexistant. Le deuxième dispositif de freinage 20 comprend, de façon connue en soi, des disques de frein, dont des disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 et des disques rotoriques 22.1, 22.2 qui sont empilés alternativement les uns entre les autres sur le tube de torsion 30. Les disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 et les disques rotoriques 22.1, 22.2 s’étendent à l’intérieur de l’espace annulaire délimité par la roue 1 et sont ici en carbone ou en acier. En référence à la , les disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 ont un pourtour interne comportant des encoches périphériques axiales 21a recevant chacune un tronçon des tenons solidaires de la surface extérieure du tube de torsion 30 pour assurer un couplage en rotation des disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 avec le tube de torsion 30 autour de l’axe X. Les disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 comprennent en particulier un premier disque statorique 21.1 et un dernier disque statorique 21.3 entre lesquels s’étendent les disques rotoriques 22.1, 22.2 et l’autre disque statorique 21.2. Le dernier disque statorique 21.3 comprend une face avant frottante qui est axialement en regard du disque rotorique 22.2, et une face arrière, opposée à la face avant, qui est axialement en regard du stator 11 du premier dispositif de freinage 10. On comprend que le premier dispositif de freinage 10 est agencé entre le voile 3 de la roue 1 et le dernier disque statorique 21.3 du deuxième dispositif de freinage 20. Les disques rotoriques 22.1, 22.2 ont un pourtour externe comportant des encoches périphériques axiales 22a recevant chacune un tronçon des barrettes 5 fixées sur la surface intérieure de la jante 2 pour assurer un couplage en rotation des disques rotoriques 22.1, 22.2 avec la jante 2 autour de l’axe X. Le frein comprend en outre des actionneurs 41 hydrauliques (ici au nombre de quatre) qui sont portés par une couronne porte-actionneurs 40 fixée à une extrémité du tube de torsion 30. Les actionneurs 41 sont identiques les uns aux autres et ont des centres s’inscrivant sur un même cercle dont le centre est situé sur l’axe X de rotation de la roue 1. Chacun des actionneurs 41 comprend un piston 41.1 reçu dans une cavité 40.1 cylindrique de la couronne porte-actionneurs 40. Les cavités 40.1 sont réparties équitablement autour de l’axe X de rotation de la roue 1. Les pistons 41.1 sont mobiles en translation selon un axe parallèle à l’axe X de rotation de la roue 1 pour exercer sur une face avant du premier disque statorique 21.1 un effort de presse suffisant pour : amener le stator 11 à se déplacer, à l’encontre des ressorts 13, de la position de libre rotation à la position de freinage en poussant la pile de disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1 contre ledit stator 11, de manière à engendrer un premier couple de freinage sur la roue 1 via le rotor 12 ; et forcer l’ensemble des disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 à frotter les uns contre les autres de manière à engendrer un deuxième couple de freinage sur la roue 1 via les disques rotoriques 22.1, 22.2. La répartition équitable des actionneurs 41 autour de l’axe X permet de répartir équitablement les efforts de presse exercés par les pistons 41.1 sur le premier disque statorique 21.1 et indirectement sur le stator 11. On comprend que : le coulissement du stator 11 entre la position de libre rotation et la position de freinage est assujetti aux actionneurs 41 via la pile de disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 ; lorsque le stator 11 est entre la position de libre rotation et la position de freinage, le deuxième couple de freinage engendré par friction dépend de la raideur des ressorts 13 ; dès lors que le stator 11 est en position de freinage, le premier couple de freinage engendré par les courants de Foucault est maximal et le deuxième couple de freinage engendré par friction n’est plus lié à la raideur des ressorts 13 ; et le premier couple de freinage et le deuxième couple de freinage sont cumulatifs. On comprend également que : lorsque les efforts de presse exercés par les actionneurs 41 sur la pile de disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 sont inférieurs aux efforts de rappel exercés par les ressorts 13 sur le stator 11 en position de libre rotation, ledit stator 11 reste en position de libre rotation de sorte que le premier couple de freinage est négligeable (voire inexistant) et le deuxième couple de freinage est fonction desdits efforts de presse. lorsque les efforts de presse exercés par les actionneurs 41 sur la pile de disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 sont légèrement supérieurs aux efforts de rappel exercés par les ressorts 13 sur le stator 11 en position de libre rotation, ledit stator 11 tend à se déplacer de la position de libre rotation vers la position de freinage de sorte que le premier couple de freinage est fonction de la raideur des ressorts 13 et le deuxième couple de freinage est fonction desdits efforts de presse et de ladite raideur des ressorts 13 ; et lorsque les efforts de presse exercés par les actionneurs 41 sur la pile de disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 sont largement supérieurs aux efforts de rappel exercés par les ressorts 13 sur le stator 11 en position de libre rotation, ledit stator 11 rejoint la position de freinage de sorte que le premier couple de freinage est maximal et le deuxième couple de freinage est fonction desdits efforts de presse. Il est ainsi possible d’avoir un freinage par friction plus ou moins important (le deuxième dispositif de freinage 20 n’est pas nécessairement complètement engagé) alors que le freinage magnétique est maximal (le premier dispositif de freinage 10 est complètement engagé), ce qui permet de plus ou moins solliciter le deuxième dispositif de freinage 20 et donc de limiter l’usure des disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 dans les situations où le premier dispositif de freinage 10 est suffisant pour ralentir la roue 1. En d’autres termes, le deuxième dispositif de freinage 20 peut être sensiblement utilisé uniquement lorsque cela est nécessaire, notamment dans des plages de vitesse de la roue 1 où le premier dispositif de freinage 10 est le moins efficace, ou bien encore à des niveaux d’énergie qui nécessitent à la fois l’utilisation du premier dispositif de freinage 10 et du deuxième dispositif de freinage 20, par exemple lors d’une interruption de décollage appelée aussi RTO pour « Rejected Take Off ». On notera que le frottement des disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2 entraîne, de façon connue en soi, une usure des différentes faces frottantes des disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 et des disques rotoriques 22.1, 22.2, et donc une diminution de leur épaisseur. Cette usure peut être compensée par un dispositif de rattrapage couramment utilisé pour que la course d’actionnement, et donc le temps d’actionnement, des pistons 41.1 soit identique à chaque nouveau freinage, tout au long de l’utilisation et de l’usure des disques 21.1, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. Le rotor 12 peut être intégré à la roue 1. Bien que le premier dispositif de freinage 10 magnétique soit ici à flux radial (le stator 11 et le rotor 12 n’ont comme surfaces principales 11.2, 12.2 que des surfaces axiales), il peut aussi être à flux axial (le stator 11 et le rotor 12 ont comme surfaces principales que des surfaces radiales) ou combiner des flux radiaux et axiaux. Les aimants 11.3 peuvent être portés par le rotor 12 au lieu du stator 11. Le stator 11 est alors réalisé ou recouvert d’un matériau électriquement conducteur. Les aimants 11.3 peuvent être des aimants permanents, des électroaimants ou une combinaison des deux. Bien que le rapprochement relatif du stator 11 et du rotor 12 suivant l’axe X soit ici réalisé par un coulissement dudit stator 11 sur le tube de torsion 30, il peut aussi être réalisé par un coulissement dudit rotor 12 sur la jante 2. La couronne porte-actionneurs 40 peut être fixée directement sur l’essieu E. Le tube de torsion 30 peut être fixé sur la couronne porte-actionneurs 40. Le nombre de disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 et le nombre de disques rotoriques 22.1, 22.2 peuvent être différents de ceux décrits et illustrés. Bien que les disques statoriques 21.1, 21.2, 21.3 et les disques rotoriques 22.1, 22.2 soient ici en carbone ou en acier, ils peuvent être en tout autre matériau adapté à l’application envisagée. Le nombre d’actionneurs 41 peut être différent de celui décrit et illustré. Bien que les actionneurs 41 soient ici portés par une même couronne porte-actionneurs 40, ils peuvent aussi être portés directement par le tube de torsion 30. Bien que les actionneurs 41 soient ici hydrauliques, ils peuvent aussi être électriques, pneumatiques… Les pistons 41.1 des actionneurs 41 peuvent être remplacés par tout autre moyen équivalent pouvant assurer cette fonction. Les ressorts 13 hélicoïdaux peuvent être remplacés par tout moyen de rappel élastique permettant de rappeler le stator 11 en position de libre rotation (ressorts à gaz, rondelles de type Belleville…). L’invention est utilisable sur tout type de véhicule, aérien ou terrestre ou amphibie. L’invention est utilisable pour d’autres applications qu’un véhicule et par exemple pour tout équipement, industriel ou personnel, requérant un freinage. Roue (1) freinée de véhicule montée à rotation sur un essieu (E) autour d’un axe (X), comprenant : un premier dispositif de freinage (10), magnétique, comprenant un stator (11) et un rotor (12) agencés pour produire entre eux un flux magnétique susceptible d’engendrer des courants de Foucault produisant un premier couple de freinage de la roue, l’un du stator et du rotor étant agencé pour se déplacer suivant l’axe (X) de rotation de la roue entre une position de libre rotation de la roue et une position de freinage de la roue et pour être rappelé dans la position de libre rotation par des moyens de rappel élastique ; un deuxième dispositif de freinage (20), par friction, comprenant une pile de disques comportant au moins un disque statorique (21.1, 21.2, 21.3) et un disque rotorique (22.1, 22.2) agencés pour frotter l’un contre l’autre en produisant un deuxième couple de freinage de la roue, la pile de disques comprenant une face arrière axialement en regard du stator ou du rotor agencé pour se déplacer suivant l’axe de rotation de la roue ; et au moins un actionneur (41) agencé pour exercer sur une face avant de la pile de disques un effort de presse suffisant pour forcer le disque statorique et le disque rotorique à frotter l’un contre l’autre et amener le stator ou le rotor à se déplacer de la position de libre rotation à la position de freinage. Roue (1) selon la revendication 1, dans laquelle le premier dispositif de freinage (10) est à flux radial. Roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une jante (2) annulaire reliée par un voile (3) à un moyeu (4) reçu à pivotement sur l’essieu (E), la jante délimitant avec le voile et le moyeu un espace annulaire dans lequel s’étend le premier dispositif de freinage (10) et le deuxième dispositif de freinage (20). Roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de rappel élastique comprennent au moins un ressort (13). Roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le disque statorique (21.1, 21.2, 21.3) et le disque rotorique (22.1, 22.2) sont montés coulissant selon l’axe (X) de rotation de la roue sur un tube de torsion (30) fixé à l’essieu (E). Roue (1) selon la revendication 5, dans laquelle le stator (11) est monté coulissant selon l’axe (X) de rotation de la roue sur le tube de torsion (30). Roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le stator (11) porte des aimants (11.3). Roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’actionneur (41) est un actionneur hydraulique. Atterrisseur (P) d’aéronef (A) comprenant au moins une roue (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aéronef (A) comprenant au moins un atterrisseur (P) selon la revendication 9.