FR2680400A1 - Frein a commande electromagnetique. - Google Patents
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Abstract
Il est proposé un frein à commande électromagnétique équipé d'un disque (7) formant armature axialement déplaçable entre un corps magnétique (2) d'un électroaimant (1) et un disque de frein (8). Afin de réduire les bruits de manuvre il est prévu de monter un disque amortisseur métallique (9) présentant de multiples saillies (10) entre le disque (7) formant armature et le corps magnétique (2).
Description
I Frein à commande électromagnétique
La présente invention concerne un frein à comman-
de électromagnétique équipé d'un disque formant armature
axialement déplaçable entre le corps magnétique d'un élec-
troaimant et un disque de frein. Dans un frein de ce genre le disque de frein est
en général monté sur l'arbre d'un moteur Le disque for-
mant armature, fixe en rotation, peut être soulevé du dis-
que de frein par l'électroaimant de sorte que le disque de
frein peut aller tourner librement avec le moteur Pour ef-
fectuer un freinage l'électroaimant est desexcité de sorte
que le disque formant armature relié de manière fixe en ro-
tation à une enveloppe est poussé, à des fins de freinage, contre le disque de frein par des ressorts à boudin mis en place dans le corps magnétique Pour améliorer l'action de freinage il est le plus souvent prévu des garnitures de frein sur le disque de frein Eventuellement, le disque de
frein peut également être appuyé, par le disque formant ar-
mature, contre une surface d'appui solidaire de l'envelop-
pe.
Lors de l'excitation ou de la désexcitation de l'électroaimant le disque formant armature est appliqué, à une vitesse relativement élevée, respectivement sur une surface polaire du corps magnétique ou sur le disque de
frein, ce qui occasionne des bruits de choc considérables.
Il en est ainsi en particulier pour des freins à mise en
action et hors d'action rapide et magnétisés par impul-
sions, dans lesquels, en raison des vitesses accrues, les
bruits de choc se produisent encore plus fortement.
Il a déjà été tenté de réduire les bruits de choc par le fait que l'armature est constituée par un ensemble
tôles empilées (Demande de brevet allemand mise à l'inspec-
tion publique 2259320) En outre, il a été prévu, afin de
réduire les bruits de choc, dans la Demande de brevet al-
lemand mise à l'inspection publique N O 2840565 des rondel-
les de Belleville sur le corps magnétique afin de freiner le disque formant armature A cet égard il est à noter que
l'ensemble de tôles empilées présente une stabilité sensi-
blement moindre que celle d'un disque formant armature mas-
sif De plus, l'effet de réduction de bruit par les rondel-
les Belleville est faible dans le cas d'ensembles de tôles
empilées et négligeable dans le cas de disques formant ar-
mature massifs de sorte que ces solutions proposées sont
désavantageuses précisément dans le cas de freins magnéti-
sés par impulsions qui, en raison de la grande vitesse et des forces importantes produites, exigent un disque, ou
plaque, formant armature très stable.
Grâce au Modèle d'utilité allemand N O 8913767 il est connu de réaliser le disque formant armature d'un frein
de ce genre par assemblage de disques métalliques individu-
els entre lesquels est chaque fois montée une couche de ma-
tière amortissante Pour une même masse que celle d'un dis-
que formant armature massif la stabilité d'un tel disque se
trouve également réduite sensiblement pour ce mode de con-
struction S'il s'agit, d'autre part, d'obtenir une stabi-
lité équivalente à celle d'un disque formant armature mas-
sif, alors il faut une masse considérablement accrue, la-
quelle est à nouveau désavantageuse dans le cas de freins à
mise en action et hors d'action rapide.
La présente invention a pour but de créer un frein du genre mentionné plus haut qui présente de très bonnes propriétés d'amortissement et de réduction de bruit
et permette en particulier l'utilisation d'un disque for-
mant armature massif.
Ce but est atteint, pour un frein à commande électromagnétique et comportant un disque formant armature
axialement déplaçable entre le corps magnétique d'un élec-
troaimant et un disque de frein, selon l'invention par le fait qu'un disque amortisseur en métal présentant de multi- ples saillies est monté entre le disque formant armature et le corps magnétique Ce disque, ou plaque, d'amortissement
réduit durablement le bruit produit lorsque le disque for-
mant armature est soulevé du disque de frein par excitation de l'électroaimant car le disque formant armature n'entre alors plus directement en contact avec le corps magnétique mais transmet son énergie cinétique au disque amortisseur interposé Le mode de construction selon l'invention offre l'avantage de permettre d'utiliser des disques, ou plaques,
formant armature massifs Etant donné que le disque amortis-
seur est réalisé en métal, de préférence en acier à res-
sort, ce disque amortisseur présente une stabilité suffi-
sante en cas de fortes contraintes et une longue durée de vie, de sorte que ce genre d'amortissement de bruit est utilisable en particulier dans le cas de freins à mise en
action et hors d'action rapide et magnétisés par impul-
sions Etant donné que, pour réduire le bruit selon l'in-
vention, il suffit de ne mettre en place, en supplément, dans un frein que le seul disque amortisseur, des freins plus anciens peuvent éventuellement eux aussi être équipés
selon l'invention.
Au cours d'essais il s'est avéré que de très bon-
nes propriétés d'amortissement étaient obtenues dans le cas
de saillies réalisées sous une forme tronconique Les sail-
lies peuvent cependant également être réalisées sous la
forme de calottes sphériques.
De préférence, le diamètre de la surface supéri-
eure d'une saillie mesure environ 5 à 20 fois l'épaisseur du disque amortisseur Ainsi sont obtenues, d'une part, des propriétés d'amortissement favorables et, d'autre part, il
devient possible de fabriquer le disque amortisseur aisé-
ment en formant les saillies à partir d'une plaque plane
par matriçage.
La conicité de l'aire extérieure du cône consti-
tue un autre paramètre essentiel pour les propriétés d'a-
mortissement du disque amortisseur Il est prévu que cette
conicité soit inférieure à 200, afin d'obtenir des caracté-
ristiques d'amortissement favorables.
De bonnes caractéristiques de ressort pour une faible étendue axiale du disque amortisseur sont obtenues
par le fait que la hauteur des saillies correspond sensi-
blement à une à deux fois l'épaisseur du disque amortis-
seur. Une forme de réalisation préférée se distingue
par le fait que les saillies sont disposées en arcs de cer-
cle concentriques coaxiaux à l'axe du disque amortisseur.
On obtient ainsi une répartition régulière qui assure un amortissement et un appui élastique uniformes du disque
formant armature de sorte qu'un basculement du disque for-
mant armature lors du freinage est évité.
Il s'est avéré suffisant que le disque amortis-
seur soit réalisé en tôle d'acier d'une épaisseur de 0,1 à
0,3 mm.
Afin d'assurer des conditions magnétiques favora-
bles pour le disque formant armature il est prévu dans une
forme de réalisation que la tôle d'acier soit magnétisable.
Pour cela il est alors utilisé un acier soit paramagnétique soit ferromagnétique Si le disque amortisseur est réalisé
en acier ferromagnétique ou paramagnétique, alors la résis-
tance magnétique du circuit magnétique n'est que légèrement accrue car le flux magnétique est guidé sans pertes dans le
disque Dans le cas d'une matière antimagnétique ceci cor-
respond à un plus grand entrefer et à un accroissement de
la résistance magnétique Il en résulterait un accroisse-
ment du flux magnétique à travers la bobine de frein. De préférence, le disque amortisseur est réalisé
en une pièce Ceci permet une production aisée et peu coû-
teuse Par exemple, les saillies peuvent être réalisées par
matriçage d'un disque plan.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention le disque amortisseur est interposé entre le corps magnétique et le disque formant armature Le disque amortisseur présente avantageusement des évidements pour y
faire passer des organes de liaison ou des ressorts.
De préférence, le disque amortisseur est relié de
manière fixe au corps magnétique ou au disque formant arma-
ture, par exemple au moyen de vis ou de rivets Ceci permet d'éviter un claquement additionnel qui pourrait se produire
dans le cas d'un disque amortisseur déplaçable librement.
Lorsque le disque amortisseur est monté sur le corps magné-
tique il n'est pas nécessaire d'apporter des changements au
disque formant armature pour la fixation du disque amortis-
seur, comme par exemple des évidements ou trous, et la mas-
se totale du disque formant armature n'est pas accrue.
Pour permettre le passage d'organes de liaison ou de ressorts, qui sont prévus par exemple pour la fixation de l'électroaimant à l'enveloppe ou pour appuyer le disque
formant armature contre le disque de frein le disque amor-
tisseur présente des évidements.
Le disque amortisseur prévu ne réduit que le
bruit de manoeuvre lors du desserrage du frein Afin d'ob-
tenir une diminution du bruit également en cas de désexci-
tation de l'électroaimant, c'est-à-dire lors de la mise en
action du frein, une forme de réalisation préférée se dis-
tingue par le fait que le disque de frein présente des dis-
ques métalliques individuels et, disposée entre ces der- niers, au moins une couche en matière amortissante Ici
aussi le disque formant armature reste inchangé.
Selon une autre caractéristique de l'invention des saillies des disques individuels 13, 14 sont également orientées respectivement en direction des autres disques individuels.
L'invention est expliquée plus en détail ci-des-
sous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux des-
sins annexés et sur lesquels: la figure 1 représente, en coupe, un frein selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus d'un disque amortisseur; et la figure 3 représente une coupe suivant la ligne
A-B de la figure 2.
Un frein selon la figure 1 présente un électroai-
mant 1 avec un corps magnétique 2 dans lequel est mise en place une bobine excitatrice 3 Le corps magnétique 2 est
fixé au moyen de boulons 4 à une partie fixe 6 de l'enve-
loppe du frein Entre le corps magnétique 2 et la partie 6 de l'enveloppe du frein sont montés un disque 7 formant armature et un disque de frein 8 Entre le disque 7 formant
armature et le corps magnétique 2 est monté un disque amor-
tisseur 9 présentant de multiples saillies 10.
Dans l'exemple de réalisation représenté le dis-
que 7 formant armature et le disque amortisseur 9 sont axialement déplaçables et poussés par des ressorts à boudin
11, qui sont montés dans des évidements 12 du corps magné-
tique 2, de façon à s'éloigner de l'électroaimant 1. Le disque de frein prévu 8 est constitué de deux disques métalliques 13 et 14 entre lesquels est montée une couche d'amortissement 15 Les disques 13 et 14 sont reliés entre eux par des rivets 16 de sorte que les disques 13 et 14 peuvent être rapprochés l'un de l'autre avec compression de la couche 15 Les disques 13 et 14 présentent chacun des
garnitures de frein 17 et 18 Le disque de frein 8 est re-
lié par l'intermédiaire d'un entraîneur 19 et d'un arbre
21, de manière fixe en rotation, à un moteur non représen-
té.
Pour dégager le disque 7 formant armature du dis-
que de frein 8, c'est-à-dire pour desserrer le frein, l'é-
lectroaimant 1 est excité par un flux de courant à travers la bobine 3 et le disque 7 formant armature et, par suite,
également le disque amortisseur 9 se déplacent, à l'encon-
tre de la force des ressorts 11, de façon à s'éloigner du disque de frein 8 jusqu'à entrer en contact avec la butée
du corps magnétique 2 Dans ce processus le disque amortis-
seur 9 empêche le disque 7 formant armature d'entrer direc-
tement en contact avec le corps magnétique 2 et résorbe grâce aux saillies 10 l'énergie cinétique du disque 7 formant armature Ceci a pour conséquence que le bruit de mise hors d'action du frein est sensiblement réduit Le disque de frein 8 est ainsi libéré et le moteur peut
tourner.
Pour procéder à un freinage la bobine 3 de l'é-
lectroaimant 1 est désexcitée de sorte que le ressort à boudin 11, le disque amortisseur 9 et le disque 7 formant armature s'appuient contre les garnitures de frein 18 du
disque de frein 8 et que l'autre côté de ce dernier s'ap-
puie avec les disques de frein 17 contre une surface d'ap-
pui 22 solidaire de l'enveloppe Le bruit occasionné par le disque 7 formant armature s'appliquant contre le disque de
frein 8 est sensiblement amorti par la couche d'amortisse-
ment 15 entre les disques individuels, ou plaques, 13 et 14 du disque de frein 8 Le risque pour le disque 7 formant ar-mature d'être entraîné en rotation est évité par exemple par le fait que ce disque formant armature présente des
évidements 23 par lesquels passent les boulons fixes 4 (fi-
gure 2).
Pour atténuer le bruit d'entrée en action du frein il est en outre proposé de réaliser le disque de frein 8 en plusieurs parties avec une couche d'amortissement 15 en tant que couche intermédiaire, comme
par exemple en particulier un voile dit Nomex.
Dans la forme de réalisation représentée les res-
sorts à boudin il (il n'en est représenté qu'un seul sur la figure 1) assurent que le disque amortisseur 9 prend en permanence appui contre le disque 7 formant armature de sorte que des bruits additionnels dus à un battement des
deux disques 7 et 9 l'un contre l'autre sont évités.
La figure 2 montre, en vue de dessus, le disque amortisseur 9 selon l'invention de la figure 1, muni d'un
certain nombre de saillies 10 Les saillies 10 sont dispo-
sées en cercles ou arcs de cercle concentriques autour du centre du disque 9 Le disque 9 présente à son bord des évidements 23 à travers lesquels sont guidés, lorsque le
frein est assemblé, les boulons 4 Dans la forme de réali-
sation prévue le disque amortisseur 9 est découpé dans une plaque d'acier à ressort et les saillies 10 y sont formées
par matriçage.
a
La figure 3 montre, en coupe suivant la ligne A-
B, deux saillies 10 du disque amortisseur 9 de la figure 2.
Les saillies 10 sont réalisées sous une forme tronconique
et présentent dans la forme de réalisation préférée (repré-
sentée sous une forme ne correspondant pas aux cotes réel- les) un angle d'inclinaison a de leur surface périphérique d'environ 30 La hauteur des saillies correspond à 1,5 fois l'épaisseur du disque amortisseur 9 Il s'est avéré que
cette forme de réalisation présentait de très bonnes pro-
priétés d'amortissement Dans la forme de réalisation selon l'invention sont obtenus des abaissements du niveau de
pression sonore de 15 d B (A), à savoir de 84 à 69 d B (A).
Claims (13)
1 Frein à commande électromagnétique équipé d'un disque formant armature axialement déplaçable entre le corps magnétique d'un électroaimant et un disque de frein, caractérisé en ce qu'un disque amortisseur métallique ( 9) présentant de multiples saillies ( 10) est monté entre le
disque ( 7) formant armature et le corps magnétique ( 2).
2 Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les saillies ( 10) sont réalisées sous une forme
tronconique.
3 Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les saillies ( 10) sont réalisées sous forme de
calotte sphérique.
4 Frein selon l'une quelconque des revendicati-
ons précédentes, caractérisé en ce que le diamètre de la
surface supérieure d'une saillie ( 10) présente une dimen-
sion d'environ 5 à 20 fois l'épaisseur du disque amortis-
seur ( 9).
Frein selon la revendication 2, caractérisé
en ce que l'angle d'inclinaison, ou conicité, de l'aire la-
térale du cône est inférieure à 200.
6 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que la hauteur des
saillies ( 10) correspond à environ une à deux fois l'épais-
seur du disque amortisseur ( 9).
7 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que les saillies ( 10)
sont disposées en arcs de cercle concentriques, coaxiale-
ment à l'axe du disque amortisseur ( 9).
1 1
8 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que le disque amortis-
seur ( 9) est fabriqué à partir de tôle d'acier d'une épais-
seur de 0,1 à 0,3 mm.
9 Frein selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la tôle d'acier
est magnétisable.
Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que le disque amortis-
seur ( 9) est réalisé en une seule pièce.
11 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que le disque amortis-
seur ( 9) est mis en place entre le corps magnétique ( 2) et le disque ( 7) formant armature
12 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que le disque amortis-
seur ( 9) présente des évidements ( 23, 24) pour y faire
passer des organes de liaison ( 4) ou des ressorts ( 11).
13 Frein selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce que le disque de frein
( 8) présente des disques métalliques individuels ( 13, 14).
14 Frein selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est monté entre les disques individuels ( 13,
14) au moins une couche ( 15) de matière amortissante.
15 Frein selon la revendication 13 ou 14, ca-
ractérisé en ce que des saillies des disques individuels
( 13, 14) sont également orientées respectivement en direc-
tion des autres disques individuels.
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