Brevet FR3151637A1 — publié le 20250131

Un système de frein (1) magnétorhéologique comprenant un rotor et un stator présentant chacun au moins une couronne (2), la couronne (2a) du rotor et la couronne (2b) du stator présentant chacune une géométrie complémentaire et la couronne (2a) du rotor et la couronne (2b) du stator étant séparées l’une de l’autre par un fluide magnétorhéologique. Chaque couronne (2) présente une surface (4) présentant au moins une inflexion (6) dans un plan axial (P) comprenant un axe (A) de rotation du rotor. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2 SYSTEME DE FREIN MAGNETORHEOLOGIQUE L’invention concerne le domaine des systèmes de freins magnétorhéologiques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE D’une manière connue, les freins magnétorhéologiques comprennent un stator et un rotor pivotant dans le stator. Le rotor et le stator sont séparés par un fluide magnétorhéologique. Il est connu qu’un fluide magnétorhéologique est un fluide dont la viscosité augmente considérablement (au point de devenir viscoélastique solide) lorsque qu’il est soumis à un champ magnétique. Actuellement, on connait de nombreuses variantes des systèmes de freins magnétorhéologiques. On peut notamment citer le document US14960482 qui propose de combiner un frein magnétorhéologique avec un ressort de rappel. Néanmoins, cette solution nécessite l’usage constant d’un moteur électrique pour maintenir un couple constant sur le système de frein. Ce qui consomme de l’énergie, use le moteur électrique et génère des pertes calorifiques. La majorité des systèmes de freins magnétorhéologiques connus utilisent un assemblage soudé de couronnes en tôles. Cependant l’assemblage soudé est onéreux car il nécessite de nombreuses opérations complexes d’assemblage. En outre, ce type d’assemblage introduit des fragilités dans les zones d’interfaces de soudure. Ainsi, la fragilité de ce type d’assemblage ne permet pas de dégager un couple de freinage optimal. Dans ce contexte, il est nécessaire de fournir un système de frein magnétorhéologique qui permette de fournir un couple de freinage supérieur au couple de freinage des assemblages soudés connus et qui soit plus simple, plus rapide et moins onéreux à fabriquer. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un système de frein magnétorhéologique comprenant un rotor et un stator montés mobiles l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation du rotor, et montés l’un dans l’autre, le rotor et le stator présentant chacun au moins une couronne, la couronne du rotor et la couronne du stator présentant chacune une géométrie complémentaire et la couronne du rotor et la couronne du stator étant séparées l’une de l’autre par un entrefer destiné à contenir un fluide magnétorhéologique. Chaque couronne présente une surface dont une génératrice, dans un plan axial comprenant l’axe de rotation du rotor, présente au moins une dérivée non nulle. La géométrie spécifique des couronnes permet d’augmenter l’aire de la surface de chaque couronne, par rapport aux dispositifs connus, pour maximiser le contact de la surface de chaque couronne avec le liquide magnétorhéologique et ainsi maximiser le couple de freinage développé par le système de frein. En outre, la géométrie spécifique des couronnes peut être réalisée selon un procédé de fabrication traditionnelle ou additive. Ainsi, le système de frein magnétorhéologique permet de fournir un couple de freinage supérieur au couple de freinage des assemblages soudés connus. Selon une disposition particulière, chaque couronne présente au moins une surface torique centrée sur l’axe de rotation. Selon une disposition particulière, la surface de chaque couronne présente une pluralité de surfaces toriques successives selon la direction de l’axe de rotation. Selon une disposition particulière, la surface de chaque couronne est formée d’une pluralité de surfaces toriques successives alternant surfaces toriques concaves et surfaces toriques convexes. Selon une disposition particulière, la surface de chaque couronne présente une pluralité d’inflexions dans le plan axial, de sorte que la surface de la couronne est formée d’une pluralité de surfaces coniques successives selon la direction de l’axe de rotation. Selon une disposition particulière, la surface de la couronne présente une rugosité Ra d’au moins 3,2 µm, et préférentiellement d’au moins 20 µm. Selon une disposition particulière, la surface de la couronne présente une texture en relief ou creusée, telle que des ondulations, des picots, des formes aléatoires, ou des stries. Selon une disposition particulière, la couronne du rotor et/ou la couronne du stator comprennent au moins deux portions assemblées ensemble. Selon une disposition particulière, les deux portions sont imbriquées l’une dans l’autre selon un assemblage à rainure et languette, une première portion présentant une rainure et une deuxième portion présentant une languette adaptée pour être imbriquée dans la rainure. Selon une disposition particulière, le système de frein comprend un empilement radial de plusieurs couronnes du rotor imbriqué avec un empilement radial de plusieurs couronnes du stator. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d’un système de frein selon l’invention, le procédé comprenant une étape de fabrication additive cogénérée de la couronne du rotor et/ou de la couronne du stator. Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’au moins un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : illustre schématiquement, en perspective, une couronne d’un rotor et une couronne d’un stator, selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention ; illustre schématiquement, en coupe, une couronne d’un rotor et une couronne d’un stator, selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention ; illustre schématiquement, une couronne d’un rotor et une couronne d’un stator, selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention ; illustre schématiquement, de dessus, une couronne d’un rotor et une couronne d’un stator, selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention ; illustre schématiquement, un assemblage par rainure et languette de deux portions d’une couronne selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention ; et illustre schématiquement, l’assemblage de couronnes en deux portions, selon un mode de réalisation d’un système de frein selon l’invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION Système de frein magnétorhéologique En référence à la , selon un premier aspect, il est proposé un système de frein 1 magnétorhéologique comprenant un rotor et un stator montés mobiles l’un par rapport à l’autre autour d’un axe A de rotation du rotor, et montés l’un dans l’autre. Le rotor et le stator présentent chacun au moins une couronne 2a-b. D’une manière préférentielle, le rotor est réalisé en matériau magnétique. La couronne 2a du rotor et la couronne 2b du stator présentent chacune une géométrie complémentaire. Ainsi tel que cela est schématisé notamment sur la , la couronne 2a du rotor est insérée dans la couronne 2b du stator (ou inversement), pour être mobile en rotation l’une par rapport à l’autre autour de l’axe A de rotation du rotor. Selon une disposition particulière, la couronne 2a du rotor et la couronne 2b du stator présentent chacune une géométrie complémentaire et homothétique l’une de l’autre. En d’autres termes, la couronne 2b du stator (ou du rotor) est une structure creuse dont la géométrie est un agrandissement de la géométrie de la couronne 2a du rotor (ou du stator en correspondance). La couronne 2a du rotor et la couronne 2b du stator sont séparées par un entrefer 14 (i.e. un espace) dans lequel est positionné un fluide magnétorhéologique. Comme indiqué précédemment, le fluide magnétorhéologique voit sa viscosité changer lorsqu’il est soumis à un champ magnétique, jusqu’à devenir viscoélastique, ce qui permet le freinage. Le comportement du fluide magnétorhéologique est connu et ne sera pas détaillé ci-après. En outre, pour soumettre le fluide magnétorhéologique à un champ magnétique, le système de frein 1 comprend un dispositif de génération de champ magnétique dont la structure classique ne sera pas développée dans le présent document. D’une manière particulièrement astucieuse, chaque couronne 2a-b présente une surface 4 dont une génératrice, dans un plan axial P comprenant l’axe A de rotation du rotor, présente au moins une dérivée non nulle. En d’autres termes, dans le plan axial P, une génératrice de la surface 4 de chaque couronne 2a-b présente au moins un changement de direction (i.e. une courbure et/ou une inflexion) dans le plan axial P. En d’autres termes encore, dans le plan axial P, la génératrice de la surface 4 de chaque couronne 2a-b n’est pas une ligne droite rectiligne. Ainsi, les couronnes 2a-b ne sont pas des cylindres de révolution droits selon la définition mathématique d’un cylindre comme étant une surface réglée dont les génératrices sont des droites parallèles. D’une manière particulièrement avantageuse, la géométrie des surfaces 4 du système de frein 1 selon l’invention permet de maximiser l’aire de chaque surface 4. En effet, la présence d’une courbure et/ou d’une inflexion de la génératrice de la surface 4 dans le plan axial P, permet à la surface 4 d’avoir une aire supérieure à une surface présentant une génératrice rectiligne dans le plan axial P. Or, plus l’aire de la surface 4 est importante, plus la surface de frottement entre le fluide magnétorhéologique et la couronne 2a du rotor et la couronne 2b du stator est importante, ce qui maximise le freinage. Ainsi, l’invention propose un système de freinage qui fournit un couple de freinage supérieur au couple de freinage des assemblages soudés connus. Ainsi, en d’autres termes, l’invention propose un système de frein 1 dans lequel la géométrie des formes de la couronne 2a du rotor et de la couronne 2b du stator a été optimisée en tenant compte des critères de masse, de facilité d’assemblage ou de fabrication, de contrainte du volume et de pivotement des surfaces les unes par rapport aux autres sur 360 degrés tout en permettant la circulation d’un fluide magnétorhéologique qui assure la fonction mécanique de freinage et en conservant l’entrefer 14 entre les couronnes 2a-b. Surface torique Selon un mode de réalisation schématisé sur les Figs 3, 4 et 6, la surface 4 de chaque couronne 2a-b présente au moins une surface 4 torique centrée sur l’axe A de rotation du rotor. D’une manière particulièrement avantageuse, les surfaces 4 toriques permettent de maximiser l’aire des surfaces 4 (par rapport à une surface cylindrique de l’art antérieur), de sorte à optimiser le freinage du système de frein 1. Selon un mode de réalisation encore plus particulier, la surface 4 de la couronne 2a du rotor est une surface 4 torique convexe et la surface 4 de la couronne 2b du stator est une surface 4 torique concave. En d’autres termes, la surface 4 torique de la couronne du rotor 2a est complémentaire de la surface 4 torique de la couronne 2b du stator. Selon un mode de réalisation particulier (non représenté), la surface 4 de chaque couronne 2a-b présente une pluralité de surfaces 4 toriques successives selon la direction de l’axe A de rotation. Selon un mode de réalisation encore plus particulier, la surface 4 de chaque couronne 2a-b est formée d’une pluralité de surfaces 4 toriques successives alternant surfaces 4 toriques concaves et surfaces 4 toriques convexes. Pluralité d’inflexion s Selon un mode de réalisation particulier, schématisé sur les Figs. 1 et 2, la surface 4 de chaque couronne 2a-b présente une pluralité d’inflexions 6 dans le plan axial P, de sorte que la surface 4 de la couronne 2a-b est formée d’une pluralité de surfaces 4 coniques successives selon la direction de l’axe A de rotation. En d’autres termes, tel que schématisé sur la , selon ce mode de réalisation, une génératrice de la surface 4 dans le plan axial P est une ligne brisée présentant un profil en dents de scie. Cette disposition technique est particulièrement avantageuse car elle permet de maximiser l’aire des surfaces 4 (par rapport à une surface cylindrique de l’art antérieur), de sorte à optimiser le freinage du système de frein 1. Tel que cela sera détaillé ci-après, de telles surfaces 4 peuvent être réalisées selon un procédé de fabrication additive. Texture Selon une disposition particulière, les surfaces 4 peuvent être texturées. En d’autres termes, les surfaces 4 peuvent présenter des motifs en reliefs, des aspérités. La texture de chaque surface 4 est telle que chaque surface 4 présente une rugosité Ra d’au moins 3,2 µm et d’au moins 20 µm. D’une manière encore plus préférentielle, la rugosité Ra peut être d’au moins 25 µm. Assemblage de portions de surfaces Selon une disposition particulière, l’une des couronnes 2a-b du rotor et/ou du stator comprend au moins deux portions 8 assemblées ensemble. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté lorsque les couronnes 2a-b sont réalisées en tôle pliée. Typiquement, tel que schématisé sur les Figs. 5 et 6, les deux portions 8 sont imbriquées l’une dans l’autre selon un assemblage à rainure 10 et languette 12, une première portion 8b présentant une rainure 10 et une deuxième portion 8a présentant une languette 12 adaptée pour être imbriquée dans la rainure 10. Tel que schématisé sur la , l’assemblage des deux portions 8 peut être normal à un plan radial de chaque couronne 2. Cette disposition permet un assemblage plus simple que les méthodes connues de soudage qui sont complexes à mettre en œuvre et induisent des zones de fragilité. En outre, cette disposition permet de faciliter l’assemblage des couronnes 2, notamment lorsque le système de frein 1 comprend une pluralité de couronnes, tel que cela sera décrit ci-après. Empilement de plusieurs couronnes Selon une disposition particulière, tel que représenté sur les Figs. 3 et 4, le système de frein 1 comprend un empilement radial de plusieurs couronnes 2a du rotor imbriqué avec un empilement radial de plusieurs couronnes 2b du stator. L’utilisation d’une couronne 2a-b imbriquée présentant chacune au moins une courbure (ou une inflexion 6) dans le plan axial P est une disposition particulièrement astucieuse qui permet de maximiser l’aire des surfaces 4 qui sont en contact avec le fluide magnétorhéologique, ce qui permet donc d’optimiser le freinage. En effet, plus les surfaces 4 en contact avec le fluide magnétorhéologiques sont vastes et nombreuses, plus le freinage est efficace. Procédé de fabrication Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication du système de frein 1. Le procédé comprend une étape de fabrication additive cogénérée de la couronne du rotor et/ou de la couronne du stator. Il est précisé que par fabrication additive cogénérée, il est entendu qu’au moins une couronne 2a du rotor et au moins une couronne 2b du stator sont fabriquées lors d’une même opération de fabrication additive, ce qui permet de les fabriquer imbriquées. Ainsi, la réalisation des couronnes en fabrication additive permet de fabriquer en même temps l’ensemble des couronnes 2a-2b du système de frein 1, ce qui permet aux couronnes 2a-b d’avoir des surfaces 4 présentant au moins une inflexion 6 dans le plan axial P, car non contraint par l’assemblage du système de frein 1. En effet, la fabrication additive permet de réaliser des pièces complexes ayant des formes qui seraient difficilement réalisables ou assemblables entre elles selon d’autres procédés de fabrication. D’une manière particulièrement avantageuse, l’étape de fabrication additive peut être réalisée, par exemple, en utilisant : un procédé de fusion laser sur lit de poudre, ou un procédé de dépôt de filament fondu, ou un procédé dit de jet de liant, ou encore un procédé de dépôt par énergie directe. Les procédés de fabrication additive listés ici ne sont que des exemples, l’étape de fabrication additive peut être réalisée selon n’importe quel procédé de fabrication additive. Système de frein (1) magnétorhéologique comprenant un rotor et un stator montés mobiles l’un par rapport à l’autre autour d’un axe (A) de rotation du rotor, et montés l’un dans l’autre, le rotor et le stator présentant chacun au moins une couronne (2a-b), la couronne (2a) du rotor et la couronne (2b) du stator présentant chacune une géométrie complémentaire et la couronne (2a) du rotor et la couronne (2b) du stator étant séparées l’une de l’autre par un entrefer (14) destiné à contenir un fluide magnétorhéologique, le système de frein (1) étant caractérisé en ce que chaque couronne (2) présente une surface (4) dont une génératrice, dans un plan axial (P) comprenant l’axe (A) de rotation du rotor, présente au moins une dérivée non nulle. Système de frein (1) selon la revendication 1 dans lequel la surface (4) de chaque couronne (2) présente au moins une surface (4) torique centrée sur l’axe (A) de rotation. Système de frein (1) selon la revendication 2, dans lequel la surface (4) de chaque couronne (2) présente une pluralité de surfaces (4) toriques successives selon la direction de l’axe (A) de rotation. Système de frein (1) selon la revendication 3, dans lequel la surface (4) de chaque couronne (2) est formée d’une pluralité de surfaces (4) toriques successives alternant surfaces (4) toriques concaves et surfaces (4) toriques convexes. Système de frein (1) selon la revendication 1, dans lequel la surface (4) de chaque couronne (2) présente une pluralité d’inflexions (6) dans le plan axial (P), de sorte que la surface (4) de la couronne (2) est formée d’une pluralité de surfaces (4) coniques successives selon la direction de l’axe (A) de rotation. Système de frein (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface (4) de la couronne (2) présente une rugosité Ra d’au moins 3,2 µm, et préférentiellement d’au moins 20 µm. Système de frein (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface (4) de la couronne (2) présente une texture en relief ou creusée, telle que des ondulations, des picots, des formes aléatoires, ou des stries. Système de frein 1 selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couronne (2a) du rotor et/ou la couronne (2b) du stator comprennent au moins deux portions (8a-b) assemblées ensemble. Système de frein (1) selon la revendication 8 dans lequel les deux portions (8a-b) sont imbriquées l’une dans l’autre selon un assemblage à rainure (10) et languette (12), une première portion (8b) présentant une rainure (10) et une deuxième portion (8a) présentant une languette (12) adaptée pour être imbriquée dans la rainure (10). Système de frein (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant un empilement radial de plusieurs couronnes (2a) du rotor imbriqué avec un empilement radial de plusieurs couronnes (2b) du stator. Procédé de fabrication d’un système de frein (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, le procédé comprenant une étape de fabrication additive cogénérée de la couronne (2a) du rotor et/ou de la couronne (2b) du stator.