FR3035463A1

FR3035463A1 - INTEGRAL BRAKE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL

Info

Publication number: FR3035463A1
Application number: FR1500859A
Authority: FR
Inventors: Christian Menard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-10-28
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: FR3035463B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant de freiner un mobile, d'utiliser.des actionneurs qui sont alimentés par des sources d'énergie de 12 volts à 90 volts. Les dits actionneurs sont commandés par des modules électroniques (14 a) ou (14 b) qui dose le courant donc les forces qui agissent sur de(s) palette(s) (6) attirée(s) par les anneau(x) magnétique(s) (5) ou des moteurs brushless(4) et dont les fonctions sont d'agir sur les portent frictions,(8) qui sont reparties sur 360° et qui entrent en contact avec le disque(1) Le rattrapage de l'usure des plaquettes de friction est assuré par un dispositif constitué par un logement(13) et un ou des ressorts (12) le stator de l'anneau magnétique. coulisse dans le logement Les techniques connues utilisent des actionneurs à commande pneumatique ou hydraulique Le dispositif selon l'invention est destiné à freiner des véhicules par des moyens électriques et électromagnétiques non polluantThe invention relates to a device for braking a mobile, to use. Actuators which are powered by energy sources from 12 volts to 90 volts. Said actuators are controlled by electronic modules (14a) or (14b) which dose the current so the forces acting on pallet (s) (6) attracted (s) by the ring (s) magnetic (s) (5) or brushless motors (4) and whose functions are to act on the wear friction, (8) which are distributed over 360 ° and which come into contact with the disk (1) The catch of the friction pads are provided by a device consisting of a housing (13) and one or more springs (12) the stator of the magnetic ring. Sliding in the housing The known techniques use actuators with pneumatic or hydraulic control The device according to the invention is intended to brake vehicles by electromagnetic and non-polluting electrical means

Description

3035463 Frein intégral à commande électromagnétique FIEM avec actionneurs à Anneaux magnétique(s) Le Domaine technique de 1"invention concerne les freins qui sont dans le domaine technique du freinage, et particulièrement destiné aux camions. Métros, trains, automobiles L'état des techniques antérieures dans l'industrie du freinage et d'une manière générale la 5 technique consiste à agir sur des actionneurs hydrauliques, ou pneumatiques de la manière suivante. Au cours d'une action de freinage, Il est injecté dans ces actionneurs des liquides hydrauliques ou de l'air de manière à provoquer des pressions sur des matériaux de friction appelée plaquettes de frein. Ces plaquettes sont reparties d'un coté et de l'autre du disque, elles pincent le disque de freinage. Celui-ci provoque alors une décélération de la roue qui lui est 10 associée. .L'invention consiste à remplacer les actionneurs hydrauliques ou pneumatiques par des actionneurs électromagnétiques à anneaux avec palette ou des moteurs sans balais pour commander des freins qui sont désignés sous le nom de contact intégral , qui comportent des frictions sur 3600 et qui entrent en contact avec les deux faces du disque de freinage. Exposé de l'invention : l'invention a pour objet de contrôler les freins, leur puissance de 15 freinage, leur efficacité et la robustesse de fonctionnement et ceci en mettant en oeuvre des actionneurs électromagnétiques , qui sont soit des anneaux magnétiques fig 1 et 2 soit des moteurs sans balais fig 3 , actionneurs qui sont alimentés en énergie électrique et déterminent ainsi des mouvements d'attraction sur les palettes des anneaux magnétiques ou de rotation associé à des engrenages mécaniques pour les moteurs sans balais L'invention concerne 20 principalement un frein dit 360° dont la particularité est de freiner sur un disque en rotation dont les deux faces sont mises en contacts avec les plaquettes de frictions qui sont disposées sur les 360° Lorsque les actionneurs électromagnétiques sont alimentées en courant à partir de générations électriques comprises entre 24volts et 90 volts selon le type d'actionneur choisis Un module 25 électronique de commande contrôle les courants injectés dans les actionneurs .La force d'applications sur les frictions sera plus ou moins importante en fonction de la quantité de courant injecté dans les anneaux magnétiques ou les moteurs sans balais .Le module électronique injecte des courants selon le mode modulation de fréquence en ce qui concerne les anneaux magnétiques et selon le mode modulation de fréquence ou le mode courant continu en ce qui 30 concerne les moteurs sans balais.. Le freinage est plus ou moins important en fonction de la force appliquée par les actionneurs. En conséquence tout organe solidaire du disque sera plus ou moins ralenti (une roue par exemple) L'invention considère que le disque est fixe, toutefois le disque pourrai être monté flottant et guidé sur l'axe de la roue 2 3035463 Une brève présentation de l'invention comporte un disque (1) des portes frictions (2) des frictions (3) .La mise en pression des frictions est assuré à l'aide de deux moteurs sans balais (4) figure 3 ou de deux anneaux électromagnétiques (5) dont un seul est représenté figure 2 il a pour fonction d'attirer la palette(6) qui agit grâce à l'utilisation des poussoirs (7) sur les portes frictions( 8) et permettent l' application des frictions sur le disque Les disques de freins de camions peuvent être équipés d'aubes ou d'ailettes sur la périphérie du disque soit de l'un ou des deux cotés de manière à assurer la ventilation du frein Toutefois cette technique est compatible uniquement avec des frictions plein contact et sans étrier L'invention consiste à utiliser des actionneurs électromagnétiques de manière à simplifier 10 l'installation des systèmes de freinage sur les .véhicules et de diminuer les couts d'acquisition d'exploitation de montage et d'une manière générale le rapport qualité prix des freins et des systèmes de freinage Les Applications industrielles concernent l'ensemble de l'industrie du freinage. L'invention est composée de pièces qui sont compatibles avec toutes les gammes de véhicules. Les techniques 15 de fonderie en particulier, mais aussi les techniques de fabrication, L'ensemble du frein fig2 ainsi constitué n'entraine aucune servitude et se monte en lieu et place des freins existants La puissance, les dimensions et les tensions d'alimentation des actionneurs électromagnétiques sont en relation avec la puissance demandée par les freins ainsi que les conditions de montage des freins dans les roues des véhicules. L'exemple d'une réalisation et les caractéristiques d'un 20 anneau magnétique sont données ci après. On conçoit que en fonction des dimension disponibles pour les bobines et les palettes il est possible de construire une gamme de freins dont l'efficacité sera plus ou moins importante en fonction de la force électromagnétique développé par les anneaux et aussi en fonction de l'implantation dans le frein de 1 ou 2 anneaux selon les besoins de la puissance de freinage.3035463 FIEM electromagnetic actuated integral brake with magnetic ring actuators The technical field of the invention relates to the brakes which are in the technical field of braking, and particularly intended for trucks Metros, trains, automobiles The state of the art In the braking industry, and in general, the technique consists of acting on hydraulic actuators, or pneumatic actuators, in the following manner: During a braking action, hydraulic fluid is injected into these actuators or air in such a way as to cause pressure on friction materials called brake pads.These pads are distributed on one side and the other of the disc, they pinch the brake disk, which then causes a deceleration The invention consists in replacing the hydraulic or pneumatic actuators by means of electromagnetic actuators. palletized or brushless motors to control brakes that are referred to as full contact, which have friction on 3600 and come into contact with both sides of the brake disc. DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to control the brakes, their braking power, their efficiency and the robustness of their operation, and this by implementing electromagnetic actuators, which are either magnetic rings FIGS. 1 and 2 or brushless motors fig 3, actuators which are supplied with electrical energy and thus determine the attraction movements on the pallets of the magnetic rings or rotation associated with mechanical gears for brushless motors. said 360 ° whose particularity is to brake on a rotating disk whose two faces are in contact with the friction plates which are arranged on the 360 ° When the electromagnetic actuators are supplied with current from electrical generations between 24 volts and 90 volts depending on the type of actuator chosen An electronic control module 25 controls the currents injected into the actuators. The friction application force will be greater or less depending on the amount of current injected into the magnetic rings or the brushless motors. The electronic module injects currents according to the modulating mode. frequency with regard to the magnetic rings and according to the frequency modulation mode or the direct current mode with regard to the brushless motors. The braking is greater or less depending on the force applied by the actuators. Consequently, any integral member of the disc will be more or less slowed down (a wheel for example). The invention considers that the disc is fixed, however the disc may be mounted floating and guided on the axis of the wheel 2 3035463 A brief presentation of the invention comprises a disc (1) friction doors (2) frictions (3) .The pressurization of friction is ensured using two brushless motors (4) Figure 3 or two electromagnetic rings (5). ) of which only one is shown in Figure 2 it has the function of attracting the pallet (6) which acts through the use of the pushers (7) on the friction doors (8) and allow the application of friction on the disc The Truck brake discs may be fitted with vanes or vanes on the periphery of the disc either on one or both sides to provide brake ventilation. However, this technique is only compatible with full contact friction and without friction. stirrup The invent It consists in using electromagnetic actuators so as to simplify the installation of the braking systems on the vehicles and to reduce the cost of mounting operating acquisition and, in a general way, the value for money of the brakes and the brakes. braking systems Industrial applications concern the entire braking industry. The invention is composed of parts that are compatible with all ranges of vehicles. The foundry techniques in particular, but also the manufacturing techniques, the assembly brake fig2 thus formed entails no servitude and mounts instead of the existing brakes power, dimensions and voltages of power supply. Electromagnetic actuators are related to the power required by the brakes as well as the conditions for mounting the brakes in the wheels of the vehicles. The example of an embodiment and the characteristics of a magnetic ring are given below. It is conceivable that depending on the dimensions available for coils and pallets it is possible to build a range of brakes whose efficiency will be more or less important depending on the electromagnetic force developed by the rings and also depending on the location. in the brake of 1 or 2 rings according to the needs of the braking power.

25 L'anneau est en réalité une bobine composé d'un corps de bobine,( 8) d'un stator (9) d'une bobine (10) et d'une palette selon les figures 1.c La palette comporte des encoches et des passages dans le but de permettre à des poussoirs de communiquer les forces développées par l'anneau, sur les plaquettes de friction. Dans le but de conserver les performances des frictions selon leur usure, le stator de l'anneau est 30 monté sur un ressort hélicoïdal (12) figl.b ou des ressorts cylindriques. Leur fonction est de rapprocher l'anneau des portes frictions lorsque l'épaisseur des frictions diminue en fonction de leur usure .Ce dispositif permet de conserver des cotes de la palette et des doigts qui poussent les portes frictions constantes. Le stator coulisse dans un logement (13) figl.b dont la profondeur correspond en millimètre à la 35 perte d'épaisseur des frictions 3 3035463 La commande électrique de l'anneau est réalisé par un module électronique dont les caractéristiques sont dépendent des caractéristiques de l'anneau magnétique. Dans le cas considéré, l'anneau la valeur L est de 24 mh pour un entrefer de 0.55mm , la résistance RI est de 0.90 ohm, la force est de 3000N pour un courant de 12,5 ampères sous 12 volts selon un mode courant continu .En fonction d'un mode de commande pulsé et de la distance de l'entrefer le courant est compris entre 4 et 7,3 ampères sous 12 volts. Dans ce mode de commande en PWM la fréquence de modulation est de 333Hz. Le temps de monté sont d'environ 50 ms et les temps de descente de 29ms à 9 ms La figures 4 donne deux schémas des modules électroniques de commande Le commutateur est 10 un VN2ON un MOS FET de Vdss=60V , Rds(on)- 0;05ohm et de courant de sortie nominal de 14 A sous 13Volts. Plusieurs montages fig. 4.a et fig.4.b sont possibles déterminant le temps d'extinction du courant après le passage à l'état bloqué du commutateur En fonction de la puissance de freinage demandée toute une famille de freins est constructible soit avec un seul anneau actionneur, soit avec deux anneaux actionneurs. Dans ce dernier cas les 15 anneaux sont montés de part et d'autre du disque .Ce disque lui est fixe sur l'axe de la roue. Dans cette configuration les deux anneaux sont actifs en pinçant le disque sur les deux faces La technologie permet de commander directement à partir de la pédale de frein un pilotage en direct ou en utilisant les techniques de multiplexage les modules électroniques qui actives les anneaux magnétique. La puissance électrique nécessaire est toujours délivrée par les sources d'énergie de 20 12 volts à 48 volts cas des anneaux magnétiques et à 90 volts pour les moteurs sans balais. La fonction frein de parking est mise en oeuvre selon les techniques de mécanique classique et dont l'activation aura pour résultat de pousser la ou les palettes des actionneurs électromagnétiques vers les portes frictions. 4The ring is actually a coil consisting of a coil body, (8) a stator (9) of a coil (10) and a pallet according to Figs. 1c. The pallet has notches and passages for the purpose of allowing pushers to communicate the forces developed by the ring on the friction plates. In order to maintain friction performance according to wear, the stator of the ring is mounted on a helical spring (12) fig. 1b or cylindrical springs. Their function is to bring the ring closer to the fric- tion doors when the thickness of the friction decreases according to their wear. This device makes it possible to keep dimensions of the pallet and the fingers which push the doors constant frictions. The stator slides in a housing (13) figl.b whose depth corresponds in mm to the loss of thickness of the friction 3 3035463 The electrical control of the ring is achieved by an electronic module whose characteristics are dependent on the characteristics of the magnetic ring. In the case considered, the ring value L is 24 mh for a gap of 0.55mm, the resistor RI is 0.90 ohm, the force is 3000N for a current of 12.5 amperes at 12 volts according to a current mode Continuous .According to a pulsed control mode and the gap distance the current is between 4 and 7.3 amps at 12 volts. In this PWM control mode the modulation frequency is 333Hz. The rise time is approximately 50 ms and the down times 29 ms to 9 ms. Fig. 4 gives two diagrams of the electronic control modules. The switch is a VN2ON a MOS FET of Vdss = 60V, Rds (on) - 0; 05ohm and rated output current of 14 A at 13Volts. Several montages fig. 4.a and fig.4.b are possible determining the switch-off time of the current after switch-off of the switch Depending on the braking power required, a whole family of brakes can be built with one actuator ring , with two actuator rings. In the latter case the rings are mounted on either side of the disc. This disc is fixed to it on the axis of the wheel. In this configuration the two rings are active by pinching the disc on both sides The technology allows direct control from the brake pedal live control or using the multiplexing techniques electronic modules that activate the magnetic rings. The necessary electrical power is always supplied by the energy sources from 12 volts to 48 volts magnetic rings and 90 volts for brushless motors. The parking brake function is implemented according to conventional mechanical techniques and the activation of which will result in pushing the paddle (s) of the electromagnetic actuators towards the friction gates. 4

Claims

CLAIMS1) Integral brake device 3600 equipped with electromechanical actuators comprising magnetic rings of the vanes or brushless motors, characterized in that their action is to apply forces on the friction plates by the implementation of currents in them. magnetic rings (5) and (6) which attract the pallets which they are equipped with push fingers. the brushless motors are associated with gears for increasing the forces of the actuator (4). The actuators are powered by power sources in the range of 24 volts to 90 volts. The said actuators are controlled by electronic modules. capable of dosing the current and therefore the forces necessary for the actuation of the two elements that carry the friction so that the friction distributed over 360 'come into contact with the brake disc. The compensation of friction wear with regard to the electromagnetic actuator is corrected by the presence in the housing (13) of a helical spring (12) or springs in which the magnetic ring slides. An action on the palette causes an action on friction

2) Device according to claim 1 characterized in that the braking action of the brake is activated through the use of electromechanical actuators with pallets

3) Device according to claim 1 characterized in that the electromechanical actuators are magnetic rings (5) and (6) of the number of one or two depending on the power demanded by the brake.

4) Device according to claim 1 characterized in that the actuators (4) brushless 20 are two in number

5) Device according to claim 1 characterized the actuators are controlled by electronic modules powered by energy sources from 24 volts to 90 volts °

6) Device according to claim 5 characterized in that the control currents of the actuators are so-called frequency modulated or variable cycle currents for magnetic rings and in DC mode for brushless motors

7) Device according to claim 1 characterized in that a mechanical action on the pallet causes an action on frictions and allows a safety type control handbrake 30