FR2894090A1 - Ventilateur a au moins deux etages pour un ralentisseur electromagnetique et ralentisseur electromagnetique comportant un tel ventilateur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ventilateur à au moins deux étages pour un ralentisseur électromagnétique. Le ventilateur (1) comporte un moyeu (2) et au moins deux ensembles de pales (I, II) disposés radialement autour du moyeu, le premier ensemble (I) de pales (3) étant disposé directement autour du moyeu (2) et formant un premier étage du ventilateur et le ou les autres ensembles (II) de pales (4) étant disposés autour du premier ensemble (I) de pales (3) et formant successivement vers l'extérieur du ventilateur un deuxième étage (II), un troisième étage etc. du ventilateur, chaque étage ayant un nombre de pales (3, 4) supérieur à celui de l'étage inférieur.

Description

Ventilateur à au moins deux étages pour un ralentisseur électromagnétique

et ralentisseur électromagnétique comportant un tel ventilateur.

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un ventilateur à plusieurs étages, c'est-à-dire à au moins deux étages, comptés dans le sens radial du ventilateur, ainsi qu'un ralentisseur électromagnétique comportant un tel ventilateur.

ETAT DE LA TECHNIQUE Un ralentisseur électromagnétique comporte des moyens pour créer un courant d'un fluide gazeux, typiquement un courant d'air, pour le refroidissement des bobines d'induction disposées en couronne sur un rotor du ralentisseur et à l'intérieur d'un stator qui entoure le rotor et est destiné à être monté sur un châssis d'un véhicule. Un de ces moyens est un ventilateur comme décrit par exemple dans les documents EP-A-0331559 et FRA-1467310. Dans les ralentisseurs électromagnétiques, le ventilateur sert souvent aussi pour refroidir d'autres éléments chauffants, par exemple des circuits électroniques. Certains ralentisseurs comportent deux ventilateurs ; ils sont généralement accrochés à un arbre du ralentisseur. Ainsi, lorsqu'un ralentisseur entre en fonctionnement, le ou les ventilateurs créent un courant d'air qui s'écoule vers les bobines du ralentisseur et vers les circuits électroniques pour les refroidir. Ce refroidissement permet d'éviter une chute de performances du ralentisseur à chaud. Globalement, grâce à l'augmentation des performances, un ventilateur contribue à créer jusqu'à dix pour cents du couple résistant de ralentissement engendré par le ralentisseur.

Toutefois, l'utilisation de tels ventilateurs présente des limites. En effet, comme l'arbre du rotor du ralentisseur est souvent relié à l'arbre de sortie de la boîte de vitesse ou d'une boîte de transmission à multiplicateur de vitesse, l'arbre du rotor tourne constamment. L'entraînement du ventilateur engendre donc une consommation de puissance mécanique non négligeable, même lorsque le ralentisseur n'est pas en fonctionnement.

Autrement dit, même lorsque le ralentisseur n'est pas activé, le ventilateur consomme un couple mécanique inutile, ce qui se traduit en une consommation inutile de carburant, généralement du gasoil. Ceci est également valable lorsque le ralentisseur est relié à l'arbre d'entrée du pont arrière d'un véhicule automobile. En résumé, dès que, ou le temps que, le rotor du ralentisseur électromagnétique tourne, des pertes aérauliques peuvent être observées même lorsque le ralentisseur n'est pas activé. Ces pertes, qui sont appelées aussi pertes à vide et qui sont dues à l'entraînement du ventilateur, font chuter le rendement de vitesse du véhicule assez sensiblement, car elles augmentent avec une puissance trois de la vitesse de rotation de l'arbre du rotor. Par ailleurs, les ventilateurs font du bruit. Pour ces raisons, les constructeurs de véhicules dits poids lourds tels que des camions, des cars et des bus et de véhicules spéciaux tels des bennes à ordures, indiquent de plus en plus souvent dans un cahier des charges un maximum de pertes à vide à observer lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas. Ces pertes doivent être très inférieures aux pertes induites par le ventilateur lorsque le ralentisseur est en fonctionnement. De plus, le bruit du ventilateur dans les phases de non utilisation du ralentisseur ne devrait pas dépasser un niveau prédéterminé.

Pour pallier les divers inconvénients énoncés ci avant, certains ralentisseurs ont été équipés de ventilateurs débrayables. Ainsi, des essais ont été faits avec des embrayages électromagnétiques à bobines ou à poudre. D'autres essais ont été faits avec des ventilateurs à débrayage viscostatique ou à commande hydraulique. Toutefois, il a été constaté chaque fois que le système choisi était encombrant, entraînait un poids supplémentaire et était, selon le système choisi, plus ou moins sujet à usure. De plus, les ralentisseurs équipés de tels ventilateurs se montraient limités en tenu de température, notamment lorsqu'il s'agissait de ralentisseurs à haute vitesse tels ceux associés à un multiplicateur de vitesse. Pour diminuer les pertes par ventilation et pour augmenter l'efficacité du refroidissement dans les zones chaudes, on optimise le nombre et le pas des pales du ventilateur pour une zone donnée. Mais le nombre de pales est limité par la distance entre deux pales nécessaire pour la fabrication, notamment proche de l'axe du ventilateur. Cette distance est au minimum au pied des pales et conditionne ainsi le nombre maximal possible de pales du ventilateur, car l'espace entre les pales est nécessaire pour assurer la fermeture du moule dans lequel est fabriqué le ventilateur. En contrepartie, le nombre de pales, et par là même le rendement, est faible à la périphérie du ventilateur où l'espace n'est donc pas utilisé de manière optimale.

Cette contrainte est particulièrement gênante dans le cas d'un ventilateur pour un ralentisseur haute vitesse utilisant des ventilateurs pour refroidir les bobines du rotor inducteur, car la zone dans laquelle sont installées les bobines demande une ventilation plus importante que la partie centrale.

OBJET DE L'INVENTION

Le but de l'invention est de pallier les divers 5 inconvénients énoncés plus haut. Plus particulièrement, l'invention doit proposer une solution qui permette, si possible, de disposer d'un système robuste, simple et peu encombrant et qui, lorsque la solution devait comprendre des pièces supplémentaires 10 par rapport aux ventilateurs utilisés avant l'invention, permette de les loger à l'intérieur du ralentisseur ou, pour le moins, de manière à ce qu'elles ne contribuent pas à un accroissement de l'encombrement du ralentisseur. Pour le moins, l'invention doit proposer une 15 solution permettant d'améliorer la performance du ventilateur et de réduire les pertes à vide. Autrement dit, l'invention doit faciliter le refroidissement des bobines, tout en limitant la consommation d'un couple sur l'arbre, notamment pendant les périodes de non 20 utilisation du ralentisseur. Le but de l'invention est atteint avec un ventilateur à au moins deux étages pour un ralentisseur électromagnétique, le ventilateur comportant un moyeu et au moins deux ensembles de pales disposés radialement 25 autour du moyeu. Le premier ensemble de pales est disposé directement autour du moyeu et forme un premier étage du ventilateur, et le ou les autres ensembles de pales sont disposés autour du premier ensemble de pales et forment successivement, vers l'extérieur du ventilateur, un 30 deuxième étage, un troisième étage etc. du ventilateur, chaque étage ayant un nombre de pales supérieur à celui de l'étage inférieur. Pour pallier les inconvénients indiqués plus haut des ventilateurs utilisés avant l'invention, l'invention 35 propose donc d'optimiser et de faire varier le nombre de pales par zones dans le sens radial du ventilateur, c'est-à-dire de définir un nombre de pales dans une zone en fonction de performances demandées. On peut déterminer autant de zones que nécessaires. A chaque zone ainsi déterminée correspond un étage du ventilateur. Le ventilateur peut être obtenu d'une seule pièce 10 ou par assemblage de plusieurs parties, notamment par assemblage d'étages fabriqués séparément. Le raccordement de deux étages successifs l'un à l'autre se fait par une couronne faisant partie intégrante de l'étage correspondant du ventilateur. Mais 15 la couronne peut aussi être un élément ajouté. Dans ce cas, la couronne peut être réalisée dans une matière différente de celle des étages du ventilateur. De même, lorsque le ventilateur est obtenu par assemblage des différents étages, chaque étage peut être fait d'une 20 matière différente, notamment adaptée aux températures de la zone à laquelle correspond l'étage, et par un moyen de fabrication différent. Enfin, le moyeu du ventilateur peut faire partie intégrante du premier étage ou étage intérieur tout comme il peut être réalisé séparément, en 25 un matériau approprié, éventuellement différent de celui du premier étage. La conception d'un ventilateur en plusieurs étages permet d'optimiser le rendement du ventilateur d'abord par le choix du nombre de pales pour chaque étage, ce 30 nombre devant être supérieur au nombre de bobines 5 de petit diamètre et d'augmenter ce nombre dans une ou plusieurs zones de diamètre plus grand. Ainsi, il est possible d'optimiser le nombre de pales pour chaque zone contraintes de fabrication et des 35 d'induction l'invention ventilateur du centre à Selon ventilateur débrayable, du rotor. Ensuite, la conception de permet aussi d'optimiser le rendement du par une variation de l'inclinaison des pales la périphérie. un mode de réalisation particulier du de l'invention, au moins un des étages est c'est-à-dire partiellement libre en rotation.

Cette disposition supplémentaire de l'invention permet de répondre au phénomène suivant. Lorsque les différents étages d'un ventilateur de l'invention sont montés fixes les uns par rapport aux autres et par rapport à l'arbre du rotor du ralentisseur, tous les étages tournent à la même vitesse que l'arbre, que le ralentisseur soit activé ou non. Pour réduire les pertes à vide encore davantage, il est possible de monter le ventilateur mobile en rotation par rapport à l'arbre et de le pourvoir de moyens permettant de l'entraîner uniquement lorsque le ralentisseur est activé. Toutefois, même si le ralentisseur n'est pas activé, l'arbre continue à tourner, ce qui entraîne des pertes mécaniques, spécialement dans les roulements qui risquent de se gripper lorsqu'ils deviennent chauds. Il est donc nécessaire, au moins dans certains ralentisseurs, d'assurer en permanence un flux minimal de fluide gazeux refroidissant. A cet effet, la disposition supplémentaire de l'invention permet de monter au moins le premier étage solidaire en rotation avec l'arbre du rotor et de monter le ou un des étages supérieurs libre en rotation par rapport à l'étage précédant. C'est alors cet étage libre qui sera pourvu de moyens permettant de l'entraîner uniquement lorsque le ralentisseur est activé. L'agencement débrayable d'un étage du ventilateur dans un ralentisseur électromagnétique utilise de manière astucieuse la conception du ralentisseur. Le ralentisseur comporte un arbre tournant destiné à être accroché à un arbre de sortie d'une boîte de vitesse, à un arbre d'entrée d'un pont arrière d'un véhicule automobile, à un essieux arrière d'une remorque ou semi-remorque ou à une boîte de transmission à multiplicateur de vitesse telle qu'une boîte associée à un arbre secondaire de la boîte de vitesses, un rotor solidaire en rotation avec l'arbre tournant, des bobines d'induction disposées en couronne sur le rotor et à l'intérieur d'un stator entourant le rotor et destiné à être monté sur un châssis du véhicule, une génératrice montée sur une extrémité de l'arbre tournant du rotor et alimentant les bobines d'induction, ainsi qu'un ventilateur pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur les bobines d'induction. L'étage débrayable du ventilateur est monté libre en rotation sur l'arbre tournant du ralentisseur ou sur l'étage radialement adjacent vers l'intérieur du ventilateur et est pourvu de moyens formant un induit susceptible d'être exposé à un champs électromagnétique engendré par les bobines d'induction et entraînant en rotation cet étage du ventilateur. L'invention met donc en oeuvre un ventilateur axial comprenant plusieurs étages qui sont soit réunis en permanence les uns aux autres, soit conformés pour pouvoir tourner les uns par rapport aux autres, soit encore conformés de manière qu'au moins un des étages puisse être débrayé, au moins partiellement, de son entraînement.

Ce ventilateur est un ventilateur rotatif à action axiale destiné à être monté sur l'arbre du rotor du ralentisseur électromagnétique. Ce ventilateur comprend un moyeu conformé pour être rendu solidaire en rotation avec l'arbre sur lequel il est monté. Avantageusement, le moyeu est pourvu, à cet effet, d'une rainure pratiquée dans l'ouverture du moyeu par laquelle le moyeu est enchâssé sur l'arbre, cette rainure étant orientée parallèlement à l'axe du ventilateur. Le moyeu est porteur d'un premier ensemble de pales disposées radialement, à des distances égales entre elles, autour du moyeu et formant un premier étage du ventilateur. Les pieds des pales du premier ensemble de pales sont fixés sur une première couronne, ou couronne de base, solidaire du moyeu. Les extrémités opposées aux pieds des pales sont fixées à l'intérieur d'une deuxième couronne, ou couronne intermédiaire dans le cas d'un ventilateur à deux étages. Le nombre de pales et leur inclinaison par rapport à la direction axiale du ventilateur sont déterminés selon le débit de fluide gazeux à obtenir pour pouvoir assurer le refroidissement de la zone radiale du ralentisseur devant laquelle le premier étage du ventilateur doit être disposé. Le premier étage du ventilateur est entouré d'un deuxième ensemble de pales disposées radialement, à des distances égales entre elles, et formant un deuxième étage du ventilateur. Les pieds des pales du premier ensemble de pales sont fixés soit sur la face extérieure de la deuxième couronne, soit sur une troisième couronne destinée à être disposée concentriquement sur la deuxième couronne. Les extrémités opposées aux pieds des pales du deuxième ensemble de pales sont fixées à l'intérieur d'une troisième ou quatrième couronne, selon le montage des pieds des deuxièmes pales, formant une couronne extérieure dans le cas d'un ventilateur à deux étages. Le nombre de pales et leur inclinaison par rapport à la direction axiale du ventilateur sont déterminés selon le débit de fluide gazeux à obtenir pour pouvoir assurer le refroidissement de la zone radiale du ralentisseur devant laquelle le deuxième étage du ventilateur doit être disposé. De manière analogue à la conception et au montage du deuxième étage par rapport au premier étage du ventilateur, le deuxième étage peut être entouré d'un troisième ensemble de pales disposées radialement, à des distances égales entre elles, et formant un troisième étage du ventilateur. Et ainsi de suite.

Le ventilateur à plusieurs étages selon l'invention peut être réalisé en une seule pièce, par exemple en matière plastique par injection. Dans ce cas, il comporte n étages et n+1 couronnes et le moyeu est intégré dans la couronne de base. Toutefois, le ventilateur peut aussi être réalisé un une seule pièce, à l'exception du moyeu qui sera rapporté.

Selon encore une autre variante de réalisation, chaque étage est réalisé individuellement et les étages sont ensuite assemblés. Cet assemblage peut être fait de manière que tous les étages sont solidaires entre eux ou qu'au moins un étage soit libre en rotation par rapport à l'arbre sur lequel le ventilateur est monté ou par rapport à l'étage inférieur sur lequel un étage considéré est monté. D'autres caractéristiques du ventilateur de l'invention sont : - le nombre de pales de chacun des étages est différent du nombre de bobines d'induction du rotor ; - les pales de chacun des étages sont montées par leur pieds dans une couronne intérieure et par leur têtes dans une couronne extérieure, la couronne intérieure du premier étage entourant le moyeu du ventilateur et les couronnes intérieures des étages supérieurs entourant chacun la couronne extérieure de l'étage inférieur ; - le ventilateur est réalisé en une seule pièce, la couronne extérieure de chacun des étages, à l'exception de celle du dernier étage, formant avec la couronne intérieure de l'étage supérieur une couronne commune ; - chacun des étages est réalisé individuellement et les étages sont montés fixes les uns par rapport aux autres ; au moins un des étages est monté libre en rotation par rapport à l'étage inférieur ; - l'inclinaison des pales des différents étages varie d'un étage à l'autre ; - l'étage monté libre en rotation par rapport à l'étage inférieur et ce dernier enferment entre eux un palier glissant, des roulements à aiguilles ou tout autre type de roulement ou palier à lubrification à vie ; dans le cas d'un palier glissant, les deux couronnes destinées à glisser l'une sur l'autre peuvent être réalisées par exemple en bronze, ou pour le moins elles peuvent comprendre des parties en bronze ; - le ventilateur comprend un premier étage et un second étage. Pour obtenir que le ventilateur ou un de ses étages est libre en rotation par rapport à l'arbre ou par rapport à un autre des étages du ventilateur le temps que le ralentisseur n'est pas sollicité ou activé, c'est-à-dire le temps qu'il ne fonctionne pas, le ventilateur ou l'étage concerné est monté, selon l'une ou l'autre de plusieurs variantes de réalisation possibles de l'invention, sur un roulement à billes, sur un roulement à rouleaux, sur un palier glissant, sur des roulement à aiguilles ou sur tout autre type de palier permettant un mouvement relatif en rotation entre le ventilateur et l'arbre tournant ou entre les étages du ventilateur, sans subir des effets de friction, par exemple de patins. Selon ces différentes variantes de réalisation possibles de l'invention, le ventilateur ou l'étage devant être partiellement libre en rotation comporte un anneau en acier magnétique ou ferromagnétique, lorsque ses pales sont réalisées en un matériau amagnétique tel une matière synthétique ou de l'aluminium, ou des pales conformés, au moins dans une partie en regard aux bobines d'induction, pour s'exposer suffisamment au champ magnétique des bobines d'induction, lorsqu'au moins ces parties des pales sont réalisées en un matériau magnétique ou ferromagnétique tel de l'acier doux. Les pales peuvent également comporter un aimant permanent. Dans un premier exemple de réalisation, un ventilateur à deux étages formé en une seule pièce est positionné à côté du rotor d'un ralentisseur de manière que les têtes des bobines du rotor inducteur soient en regard avec l'anneau du ventilateur. Ces bobines et cet anneau sont alors en influence mutuelle et lorsque l'on alimente les bobines du rotor inducteur cela permet l'entraînement du ventilateur par la création d'un couple.

Plus précisément, lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas, les bobines du rotor inducteur du ralentisseur ne sont pas alimentées. Ainsi, il n'y a pas de création d'un champ magnétique. L'anneau magnétique ou ferromagnétique solidaire du ventilateur ne se trouvant donc pas dans un champ magnétique tournant, aucun entraînement du ventilateur ne se produit et le ventilateur se comporte alors librement sur l'arbre du rotor sur lequel il est monté par l'intermédiaire d'un roulement. En revanche, lorsque le ralentisseur fonctionne, l'alimentation des bobines du rotor inducteur crée un champ magnétique qui passe directement dans l'induit source des courants de Foucault, mais qui boucle aussi sur lui-même en passant par l'anneau métallique du ventilateur en influence mutuelle. Ce dispositif permet d'embrayer le ventilateur selon le principe des machines asynchrones. L'embrayage du ventilateur permet alors d'assurer un refroidissement des bobines du rotor inducteur et par conséquence d'améliorer le fonctionnement du ralentisseur. Dans une telle configuration, ce n'est que lorsque le ralentisseur est en fonctionnement, que le ventilateur consomme un couple de l'arbre. Ce couple s'ajoute et participe au ralentissement du véhicule. Toutefois, la vitesse de rotation du ventilateur étant inférieure à celle de l'arbre tournant, en raison du fonctionnement selon le principe des machines asynchrones, il est possible de pallier cet inconvénient, au moins partiellement, en formant l'anneau métallique selon le principe d'une cage d'écureuil comme dans les machines asynchrones (anneau en tôles isolées en acier doux empilées, tenues entre deux plaques en aluminium et reliées par l'intermédiaire de barreaux en aluminium).

L'invention permet ainsi d'augmenter les performances du ralentisseur par une meilleure maîtrise du refroidissement des bobines mais également par une bonne maîtrise de la consommation de carburant du véhicule hors utilisation du ralentisseur soit 85% de son temps environ. La solution que l'invention propose, est simple à intégrer dans la conception d'un ralentisseur, n'est pas encombrante et est légère et très économique. En effet, le fait de munir le ventilateur de deux ou plusieurs étages au lieu d'un seul, ne nécessite pas de place supplémentaire dans le ralentisseur. Et lorsque le ventilateur ou un de ses étages doit être rendu partiellement libre de tourner, il n'y a que deux éléments à ajouter, à savoir un palier et une couronne d'acier doux ou des moyens équivalents. De plus, pour le mode de réalisation partiellement libre en rotation, la solution de l'invention ne nécessite pas de moyens de commande. En effet, le ventilateur est autonome dans sa mise en route puisque actionné en même temps que l'excitation les bobines d'induction.

Dans une variante de réalisation particulière, le ventilateur comporte un support à l'intérieur duquel des aimants permanents sont implantés en lieu et place de l'anneau magnétique. Suivant une autre variante, l'anneau est réalisé à partir d'un feuilleté de tôles isolées muni de conducteurs en court-circuit, principe des machines asynchrone à cage. L'invention concerne également les caractéristiques ci-après considérées isolément ou selon toute combinaison 30 techniquement possible : - le ventilateur est pourvu de moyens formant un induit susceptible d'être exposé à un champs électromagnétique engendré par les bobines d'induction et entraînant en rotation au moins un étage du ventilateur ; 35 - les moyens formant induit comportent un anneau situé en regard des bobines d'induction du rotor ; -l'anneau formant induit est réalisé en tôles feuilletées avec conducteurs en court-circuit selon le principe des cages de machines asynchrones ; -le ventilateur est réalisé en au moins un 5 matériau amagnétique ; - les moyens formant induit comprennent des aimants permanents ; - les moyens formant induit comportent des parties de pales conformées pour passer devant les bobines 10 d'induction de manière à pouvoir être suffisamment induites par le champ magnétique des bobines d'induction pour que le ventilateur soit entraîné en rotation ; - au moins un étage est réalisé en un matériau magnétique ou ferromagnétique. 15 Le but de l'invention est également atteint avec un ralentisseur électromagnétique comportant un arbre tournant avec un ventilateur pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur des bobines d'induction destinées à engendrer, sur commande, des courants de 20 Foucault dans un stator entourant l'arbre tournant et les bobines d'induction. Selon l'invention, le ventilateur comporte au moins deux ensembles de pales disposées par étages dans le sens radial du ventilateur et autour du moyeu, le premier 25 ensemble de pales étant disposé directement autour du moyeu et formant un premier étage du ventilateur et le ou les ensembles de pales supérieurs étant disposés autour de l'ensemble de pales respectivement inférieur et formant successivement vers l'extérieur du ventilateur un 30 deuxième étage, un troisième étage etc. du ventilateur, chaque étage ayant un nombre de pales supérieur à celui de l'étage inférieur. Selon un mode de réalisation particulier, le ventilateur ou un de ses étages est monté libre en 35 rotation respectivement sur l'arbre tournant ou sur un étage inférieur et est pourvu de moyens formant un induit susceptible d'être exposé à un champs électromagnétique engendré par les bobines d'induction et entraînant en rotation le ventilateur ou l'étage correspondant.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- après d'un mode de réalisation de l'invention, cette description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre en perspective, avec arrachement local, un ralentisseur électromagnétique comportant deux ventilateurs montés sur un arbre tournant du ralentisseur solidaire d'un arbre de sortie d'une boîte de vitesse, - la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale d'un ralentisseur électromagnétique équipé d'un ventilateur selon l'invention à deux étages en une version débrayable, -la figure 3 montre en perspective un ventilateur 20 selon l'invention à deux étages réalisé en une seule pièce, - la figure 4 montre une première variante du ventilateur de la figure 3 selon laquelle l'étage supérieur est libre en rotation par rapport à l'étage 25 inférieur et débrayable, et - la figure 5 montre une seconde variante du ventilateur de la figure 3 selon laquelle l'étage supérieur et l'étage inférieur sont réalisés séparément et conformés pour être montés libre en rotation l'un par 30 rapport à l'autre ou solidaires en rotation. Ces figures sont données à titre d'illustration et ne sont pas limitatives de l'invention.

DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'AGENCEMENT SELON L'INVENTION La figure 1 rappelle la structure générale d'un ralentisseur électromagnétique avec deux ventilateurs montés sur un arbre tournant du ralentisseur. Le ralentisseur électromagnétique est représenté en une vue en perspective avec coupe partielle axiale et comme étant monté sur une boîte de vitesse 105 d'un véhicule automobile. Ce ralentisseur, qui est destiné à ralentir un arbre de transmission du véhicule et plus particulièrement ici l'arbre de sortie de la boîte de vitesse 105, en engendrant un champ magnétique à répartition alternée dans une pièce ferromagnétique pour y engendrer des courants de Foucault. La génération des courants de Foucault étant accompagnée d'un échauffement, par effet Joule, du ralentisseur et notamment d'une partie intérieure d'un stator 110 du ralentisseur, cette partie est refroidie par une chemise de refroidissement 103 sous une forme hélicoïdale en une seule spire alimentée par un conduit C. Dans la partie basse de cette figure, on voit un conduit d'évacuation. Le liquide de refroidissement circulant dans la chemise est par exemple le liquide de refroidissement du moteur thermique du véhicule. Le ralentisseur comprend un arbre tournant 102 accroché à l'arbre de sortie de la boîte de vitesse 105, via un multiplicateur de vitesse décrit par exemple dans le document FR-A-2861912 auquel on se reportera, et un rotor 101 solidaire en rotation avec l'arbre tournant 102. Des bobines d'induction 107 sont disposées en couronne sur le rotor 101 et à l'intérieur d'un stator 110 entourant le rotor 101. Le stator 110, qui comprend la chemise d'eau de refroidissement 103, est destiné à être monté sur un châssis du véhicule. Le ralentisseur comporte également deux ventilateurs 108, 109 pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant, généralement de l'air, sur les bobines d'induction 107, et pour refroidir le rotor 101 dans son ensemble, ainsi qu'un générateur G (voir figure 2) montée sur une extrémité de l'arbre tournant 102. Le stator 110 est destiné à être monté sur le châssis du véhicule. Le générateur G comprend une couronne de bobines 104 formant un stator et un rotor de génératrice 106 solidaire de l'arbre tournant 102 et constituant un induit du générateur G. Ce générateur G fournit l'énergie d'excitation nécessaire pour engendrer un champ magnétique à répartition alternée dans les bobines d'induction 107. Un pont redresseur, non visible, est intercalé entre le rotor de génératrice 106 et les bobines 107 comme décrit par exemple dans les documents EP-A-0331559 et FR-A-1467310. Lesbobines 104 sont alimentées par une source de courant continu telle qu'une batterie du véhicule équipé du ralentisseur. L'intensité de ce courant est réglée en fonction du couple résistant de ralentissement que le ralentisseur doit produire. La figure 2 montre, sous la forme d'une coupe axiale, l'agencement d'un ventilateur 109 à deux étages selon l'invention dans un ralentisseur électromagnétique. Le ventilateur est représenté selon une première variante de réalisation, à savoir comme ventilateur débrayable réalisé en une seule pièce. Dans cette figure, la chemise 103 est en deux parties, à savoir un carter externe, ici à base d'aluminium, avec des conduits venus de moulage, et une pièce interne en matériau ferromagnétique. Des joints d'étanchéité, dont un est visible à la figure 2, sont également prévus entre les deux parties. Le ventilateur 109 est monté, par l'intermédiaire d'un roulement 111, sur l'arbre 102 du rotor 101 du ralentisseur. Le roulement 111, pour offrir au ventilateur 109 son degré de liberté en rotation, peut être soit à billes soit à rouleaux ou correspondre à tout autre système tel qu'un palier lisse,offrant une possibilité de rotation relative. Le ventilateur 109 comprend un système annulaire d'embrayage comportant une couronne en acier doux 112 solidaire du ventilateur (voir figure 1) lorsque le ventilateur 109 est réalisé en un matériau amagnétique, ou, lorsque le ventilateur est réalisé en un matériau ferromagnétique, par des parties 112A des pales du ventilateur 109 (indiquées sur la figure 2 en traits interrompus) conformées pour passer devant les bobines d'induction 107 de manière à pouvoir être suffisamment induites par le champs magnétique des bobines d'induction 107 pour que le ventilateur 109 soit entraîné en rotation. Cet effet peut être augmenté en plaçant dans les extrémités des chignons des bobines 107, maintenues par des supports 113 solidaires du rotor 101, des pôles 114 traversant les bobines correspondantes. Le système annulaire d'embrayage permet d'embrayer le ventilateur 109 simultanément à la mise en fonction du ralentisseur par alimentation des bobines 107 du rotor inducteur. En effet, lorsque le ralentisseur est en fonctionnement, l'alimentation des bobines 107 en courant permet la création d'un champ magnétique. Le bouclage magnétique avec le système annulaire 112 du ventilateur 109 permet d'entraîner ce dernier en rotation. Lorsque le ralentisseur n'est pas en fonctionnement, il n'y a pas de champ magnétique et donc pas de couplage avec le système d'embrayage 112. Le roulement 111 permet alors au ventilateur 109 d'être libre en rotation par rapport à l'arbre tournant 102, c'est-à-dire à l'axe du rotor 101. Autrement dit, lorsque le ralentisseur ne fonctionne pas, le roulement 111 permet au ventilateur 109 d'avoir un degré de liberté en rotation par rapport à l'axe 102. Le système d'embrayage comporte donc un moyen 112 formant un induit lorsqu'il est exposé à un champ magnétique engendré par les bobines 107.

L'amplitude du couple de ralentissement généré par le ralentisseur étant liée au courant créé par les bobines 104 de la génératrice G pour alimenter les bobines 107 du rotor 101 et générer un couple résistant de ralentissement, plus ce courant est important, plus le champ électromagnétique engendré par les bobines 107 du rotor inducteur 101 est grand. En même temps, plus ce courant est grand, plus un couplage magnétique entre le système annulaire 112 et le rotor inducteur 101 solidaire de l'arbre tournant 102 est intense. Et plus ce couplage est intense, plus le ventilateur 109 tourne à une vitesse élevée proche de la vitesse de rotation de l'arbre 102, permettant de refroidir de manière optimale les bobines 107 du rotor 101. La valeur du courant étant directement liée à la commande du ralentisseur, la commande d'embrayage du ventilateur correspond à la création d'un champ magnétique au travers des bobines 107. Dans cette configuration de système d'embrayage de ventilateur 109 monté sur roulement 111, la particularité est que lors de l'arrêt de la fonction ralentisseur, le ventilateur continue, pendant un certain temps, à tourner et donc a refroidir les bobines 107 du rotor 101 et permet ainsi d'éviter la surchauffe de ces bobines compte tenue de l'inertie thermique de la machine. Cet avantage permet l'optimisation du ralentisseur dans son fonctionnement durant ses différents cycles de vie. La figure 3 montre un ventilateur à deux étages en une vue en perspective. Le ventilateur 1 est réalisé en une seule pièce et comporte un moyeu 2 et deux ensembles de pales I, II disposés radialement autour du moyeu 2. Le premier ensemble I de pales 3 est disposé directement autour du moyeu 2 et forme un premier étage I du ventilateur et le second ensemble II de pales 4 est disposé autour du premier ensemble I de pales 3 et forme un second étage II.

Selon des variantes de réalisation non représentées dans les dessins, le ventilateur peut comprendre encore un troisième étage, un quatrième étage etc., comptés successivement de l'intérieur vers l'extérieur du ventilateur, chaque étage ayant un nombre de pales supérieur à celui de l'étage inférieur, et tous les étages ayant un nombre de pales différent du nombre de bobines d'induction 107 pour éviter des effets de résonance. Suivant une caractéristique, le nombre de pales 3 du premier étage du ventilateur est inférieur au nombre de pales 4 du ou des étages supérieurs. Ici, le nombre de pales du premier étage est inférieur au nombre de bobines 107, le nombre de bobines 107 étant inférieur au nombre de pales du ou des étages supérieurs.

Les pales 3 du premier étage I sont montées par leurs pieds 31 dans une couronne intérieure 5 entourant le moyeu 2 du ventilateur 1 et par leurs têtes 32 dans une couronne intermédiaire 6. De manière analogue, les pales 4 du second étage II sont montées par leurs pieds 41 dans la couronne intermédiaire 6 et par leurs têtes 42 dans une couronne extérieure 7. Aussi bien les pales 3 que les pales 4 sont disposées, dans leur étage respectif, à des distances irrégulières les unes des autres pour obtenir un ventilateur à bruit réduit. Afin de pouvoir équilibrer le ventilateur, mesure non seulement communément nécessaire pour toute pièce destinée à fonctionner en rotation, mais ici notamment en raison de la disposition irrégulière des pales, la couronne extérieure 7 est pourvue, sur une partie de son pourtour, d'une surépaisseur radiale 71 destiné à être usinée lors de l'équilibrage du ventilateur. Par ailleurs, pour optimiser le flux du fluide gazeux de refroidissement pour chaque étage du ventilateur, on ne détermine non seulement de nombre de pales et leurs dimensions étage par étage, mais l'inclinaison des pales 3, mesurées par rapport à l'orientation de l'axe de rotation du ventilateur, diffère aussi de l'inclinaison des pales 4. Les pales 3 sont radialement plus hautes que les pales 4 destinées à bien refroidir les bobines 107.

La figure 4 montre un ventilateur 109A à deux étages, première variante du mode de réalisation d'un ventilateur selon l'invention représenté sur la figure 2, dont l'étage supérieur II est libre en rotation par rapport à l'étage inférieur I et qui est conformé pour être monté dans un ralentisseur électromagnétique de manière comparable au montage du ventilateur 109 selon la figure 2. A cet effet, le ventilateur 109A comprend un étage inférieur I conformé pour être monté sur l'arbre tournant 102 du ralentisseur moyennant un roulement 111. Le ventilateur comprend en outre un étage supérieur II monté sur l'étage inférieur I moyennant un palier glissant tel qu'un palier lisse, un roulement à rouleaux ou à aiguilles 131. Ainsi, l'étage inférieur I peut tourner librement par rapport à l'arbre tournant 102 et l'étage supérieur II peut tourner librement par rapport à l'étage inférieur I. Par ailleurs, l'étage supérieur II est pourvu de parties 112A (voir aussi description de la figure 2) conformées pour pouvoir être induites par un champs magnétique. Grâce à cette disposition, lorsque le ralentisseur est activé, les champs magnétiques des bobines 107 agissent sur les parties 112A et entraînent l'étage supérieur II en rotation. Le mouvement de rotation de l'étage II se transmet partiellement, moyennant le roulement 131, sur l'étage I et entraîne celui-ci en rotation. Ainsi, le ventilateur, à savoir principalement l'étage supérieur II et accessoirement l'étage inférieur I, se met à tourner automatiquement , c'est-à-dire sans moyens de commande à actionner, lorsque le ralentisseur est activé.

Lorsque le ralentisseur est désactivé, l'entraînement du ventilateur est désactivé aussi et chacun des deux étages continue à tourner aussi longtemps qu'il a encore assez d'élan pour le faire. Cette disposition permet au ralentisseur de bénéficier encore un certain temps après sa désactivation, d'un refroidissement intérieur. La figure 5 montre un ventilateur 109B à deux étages, seconde variante du mode de réalisation d'un ventilateur selon l'invention représenté sur la figure 2, et conformé pour être monté dans un ralentisseur électromagnétique de manière comparable au montage du ventilateur 109 selon la figure 2. Le ventilateur 109B comprend des pales 3 et 4 formant respectivement un étage inférieur I et un étage supérieur II réalisés séparément. Les pales 3 du premier étage I sont montées par leurs pieds 31 dans une première couronne intérieure 5 entourant le moyeu 2 du ventilateur 1 et par leurs têtes 32 dans une première couronne extérieure 61. De manière analogue, les pales 4 du second étage II sont montées par leurs pieds 41 dans une seconde couronne intérieure 62 et par leurs têtes 42 dans une seconde couronne extérieure 7. Le moyeu 2 est avantageusement, mais non nécessairement, réalisé en une seule pièce avec l'étage I. Jusqu'ici, le ventilateur 109B correspond au ventilateur 109A. Quant à l'assemblage des deux étages I et II et leur fonctionnement qui en résulte, cette variante de réalisation offre deux possibilités de montage. Selon la première, l'étage supérieur II est assemblé avec l'étage inférieur I moyennant une ou plusieurs clavettes 132 afin que les deux étages soient solidaires en rotation l'un avec l'autre. Le ventilateur 109B est ensuite monté sur l'arbre tournant 102 moyennant un roulement 111 pour être libre en rotation par rapport l'arbre 102. Afin que le ventilateur puisse être mis en rotation, comme expliqué plus haut en référence au ventilateur 109, les pales 3 du ventilateur 109B sont pourvues de parties 112A, par exemple en matériau ferromagnétique, conformées pour être induites par les champs magnétiques des bobines 107 lorsque le ralentisseur est activé. Le fonctionnement du ventilateur 109B correspond alors à celui du ventilateur 109. Selon la seconde possibilité de montage, l'étage supérieur II du ventilateur 109B est monté sur l'étage inférieur I moyennant un roulement à aiguilles 132 (l'identité du numéro de référence avec celui des clavettes du ventilateur 109A doit souligner l'alternative) pour lui donner une liberté en rotation par rapport à l'étage inférieur I porteur des parties 112A.

Grâce à cette disposition, lorsque le ralentisseur est activé, les champs magnétiques des bobines 107 agissent sur les parties 112A et entraînent l'étage inférieur I en rotation. Le mouvement de rotation de l'étage I se transmet partiellement, moyennant le roulement 132, sur l'étage supérieur II et entraîne celui-ci en rotation. Ainsi, le ventilateur, à savoir principalement l'étage inférieur I et accessoirement l'étage supérieur II, se met à tourner automatiquement , c'est-à-dire sans moyens de commande à actionner, lorsque le ralentisseur est activé. Lorsque le ralentisseur est désactivé, l'entraînement du ventilateur est désactivé aussi et chacun des deux étages continue à tourner aussi longtemps qu'il a encore assez d'élan pour le faire. Cette disposition permet au ralentisseur de bénéficier encore un certain temps après sa désactivation, d'un refroidissement intérieur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits.

Ainsi, le générateur G peut comporter des balais frottant sur des bagues collectrices reliées par des liaisons filaires aux bobines 107. L'arbre 102 peut être relié via un joint de cardan à l'arbre de sortie principal de la boîte de vitesses ou à l'arbre d'entrée du pont arrière de transmission de mouvement aux roues du véhicule.

Ainsi qu'on l'aura compris, le premier étage du ventilateur est moins puissant que le ou les autres étages, car il est dédié au refroidissement de l'espace interne du corps du rotor 101 en matériau ferromagnétique. Le ou les autres étages sont dédiés au refroidissement des bobines 107.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Ventilateur à au moins deux étages pour un ralentisseur électromagnétique, le ventilateur (1) comportant un moyeu (2) et au moins deux ensembles de pales (I, II) disposés radialement autour du moyeu, le premier ensemble (I) de pales (3) étant disposé directement autour du moyeu (2) et formant un premier étage du ventilateur et le ou les autres ensembles (II) de pales (4) étant disposés autour du premier ensemble (I) de pales (3) et formant successivement vers l'extérieur du ventilateur un deuxième étage (II), un troisième étage etc. du ventilateur, chaque étage ayant un nombre de pales (3, 4) supérieur à celui de l'étage inférieur.

2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de pales (3, 4) de chacun des étages (I, II) est différent du nombre de bobines d'induction (107) du rotor (101).

3. Ventilateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pales (3,

4) de chacun des étages (I, II) sont montées par leur pieds (31, 41) dans une couronne intérieure () et par leur têtes (32, 42) dans une couronne extérieure (), la couronne intérieure (5) du premier étage (I) entourant le moyeu (2) du ventilateur et les couronnes intérieures () des étages supérieurs () entourant chacun la couronne extérieure () de l'étage inférieur. 4. Ventilateur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé en une seule pièce, la couronne extérieure de chacun des étages, à l'exception de celle (7) du dernier étage (II), formant avec la couronne intérieure de l'étage supérieur une couronne commune (6).

5. Ventilateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des étages (I, II) estréalisé individuellement et en ce que les étages (I, II) sont montés fixes les uns par rapport aux autres.

6. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un (II) des étages (I, II) est monté libre en rotation par rapport à l'étage inférieur (I).

7. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'inclinaison des pales (3, 4) des différents étages (I, II) varie d'un 10 étage à l'autre.

8. Ventilateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'étage (II) monté libre en rotation par rapport à l'étage inférieur (I) et ce dernier (I) enferment entre eux (I, II) un palier 15 glissant.

9. Ventilateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'étage (II) monté libre en rotation par rapport à l'étage inférieur (I) et ce dernier (I) enferment entre eux (I, II) des roulements à 20 aiguilles (131).

10. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un premier étage (I) et un second étage (II).

11. Ventilateur selon la revendication 10, 25 caractérisé en ce que le premier étage (I) est monté solidaire en rotation avec l'arbre (102) du rotor (101).

12. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour un ralentisseur électromagnétique comportant un rotor (101) solidaire en 30 rotation avec un arbre tournant (102) et des bobines d'induction (107) disposées en couronne sur le rotor (101) et à l'intérieur d'un stator (110) entourant le rotor (101) et destiné à être monté sur un châssis d'un véhicule, 35 caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens (112) formant un induit susceptible d'être exposé à un champs électromagnétique engendré par les bobines d'induction(107) et entraînant en rotation au moins un étage () du ventilateur.

13. Ventilateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens formant induit comportent un anneau (112) situé en regard des bobines d'induction (107) du rotor (101).

14. Ventilateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'anneau formant induit (112) est réalisé en tôles feuilletées avec conducteurs en court- circuit selon le principe des cages de machines asynchrones.

15. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le ventilateur (109) est réalisé en au moins un matériau amagnétique.

16. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens formant induit (112) comprennent des aimants permanents.

17. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens formant induit comportent des parties de pales (112A) conformées pour passer devant les bobines d'induction (107) de manière à pouvoir être suffisamment induites par le champs magnétique des bobines d'induction (107) pour que le ventilateur (108) soit entraîné en rotation.

18. Ventilateur selon la revendication 1 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins un étage (I) est réalisé en un matériau ferromagnétique.

19. Ralentisseur électromagnétique comportant un arbre tournant (102) avec un ventilateur (108) pour faire circuler un fluide gazeux refroidissant sur des bobines d'induction (107) destinées à engendrer, sur commande, des courants de Foucault dans un stator (110) entourant l'arbre tournant (102) et les bobines d'induction (107), caractérisé en ce que le ventilateur (1, 109) est conforme à un ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.