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Dispositif de freinage et de ralentissement.
La présente invention a pour objet des perfec- tionnements aux dispositifs de freinage et de ralentissement et plus particulièrement à ceux du type dans lequel on uti- lise le moment d'inertie du véhicule ou autre objet en dé- placement pour exciter un ou plusieurs freins destinés à arrêter le déplacement du véhicule ou autre objet.
La présente invention vise l'établissement d'un ensemble puissant destiné à l'excitation des freins d'une automobile ou d'un wagon de chemin de fer ou de tout autre objet tournant ou en déplacement, cet ensemble agissant de manière que, plus la vitesse du véhicule ou autre objet de déplacement est grande, plus la puissance disponible fournie par l'ensemble excitant le frein est grande. L'appareil con- forme à l'invention permet également un réglage facile et
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rapide de la force que l'on désire appliquer, mais en même temps il est auto-régulateur et conforme de lui-même sa puis- sance è la vitesse du véhicule ou autre objet sur lequel il est monté.
Le freinage des roues du train d'atterrissage d'un aéroplane, l'arrêt desascenseurs, grues, etc. et d'une manière générale l'absorption de puissance forment partie du domane d'application de l'invention.
L'appareil de freinage ou de ralentissement con- forme à l'invention comprend essentiellement une armature disposée dans un champ magnétique, l'armature et l'aimant ou le système d'aimant étant montés ou disposés de manière permettre la transmission de mouvement à partir de l'objet à freiner à l'armature ou à l'aimant, tandis que l'action électromagnétiqus produite entre l'armature et l'aimant as- sure la rotation limitée de l'autre élément, aimant ou arma- ture, qui est disposé et/ou est accouplé à un ou plusieurs freins mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou autres, de manière à pouvoir appliquer ou faciliter l'application de ce frein ou de ces freins.
Il sera généralement avantageux d'accoupler ce système d'aimant aux freins et de faire de l'armature 1(organe entrainé directement par l'objet en mou- vement.
Un caractère important de la présente invention réside dans la forme du dispositif d'excitation proprement dit qui forme lui-même un frein. Lorsque l'on recueille les courants engendrés dans l'armature, l'effet de freinage ob- tenu dépendra évidemment de l'ampérage du courant fourni et il sefa accru dans un appareil donné lorsqu'on court-circuite le courant en le faisant passer dans un circuit extérieur de faible résistance.
Il est toutefois préférable d'établir les aimants inducteurs de manière à produire un champ ou des champs ma- gnétiques d'après le principe des machines unipolaires, les @
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pôles étant toutefois séparées les uns des autres de telle manière que, lorsque l'inducteur et l'armature tournent 3.*un par rapport à l'autre, des courants soient engendrés et court-circuités dans l'armature même disposée à l'inté- rieur de l'inducteur d'où il résultera un effet de freinage très puissant.
On arrive ainsi à un autre caractère importa.nt de la présente invention qui consiste en ce que, pour des freinages modérés ordinaires, il suffitde se servir des propriétés de freinage de l'appareil d'excitation lui-mme d'où il résulte une économie notable de l'usure des freins à friction ou autres. On peut y arriver en établissant l'appareil de telle manière que les dispositifs d'excita- tion ne commencent à appliquer le ou les freins à friction oa autres qu'après un délai déterminé à l'avance pendant lequel le dispositif d'excitation aura exercé sur le véhi- cule ou autre objet un premier effet de ralentissement.
Il en résulte 1'avantage complémentaire que l'on peut appli- quer la totalité de la puissance de freinage disponible, d'une manière bien réglée, tout en pouvant fonctionner ra- pidernent en cas de circonstances imprévues nécessitant une action brusque.
Il est préférable, même dans le cas d'un courant d'armature ou d'induit que l'on peut contrôler et le cas échéant interrompre, d'utiliser un système inducteur excité par l'électro-aimant comme étant en général d'un fonctionne- ment plus sûr q'un système à aimant permanent et comme per- mettant un meilleur réglage ; toutefois, on peut utiliser un tel système à aimant permanent qui présente en contre partie l'avantage qu'il n'a pas besoin d'un circuit d'exci- tation.
On peut avantageusement relier ce dispositif d'exci- tation aux organes servant à la manoeuvre volontaire du ou
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des freins qu'il commande, de manière que la manoeuvre vo lon- taire facilite le fonctionnement électro-mécanique et inver- sement ; de préférence, la liaison est telle que le fonc- tionnement volontaire puisse être effectué indépendamment du fonctionnement électro-mécanique. Ou encore ce dernier fonc - tionnement peut être assuré sans qu'i) soit nécessairement accompagné par la commande volontaire du frein.
On comprendra que les principes généraux qui sont à la base de l'invention peuvent être appliqués à différentes formes de frein, qu'il soit mécanique, hydraulique, à vide, à air comprimé, etc... Toutefois, pour permettre une compré- hension plus facile de l'invention, on va décrire ci-après avec plus de détails l'application de l'invention à deux for- mes de frein mécanique pour véhicules. Sur les dessine ci- joints on a représenté cette application schématiquement en figures 1, 2 et 3 tandis que l'ona représenté schématiquement en figures 4 et 5 une forme de frein hydraulique pour véhi- cules. La figure 6 représente schématiquement les connexioms du circuit à résistance variable pour le courant d'excitation.
La figure 7 est une vue en coupe d'un dispositif électromagné- tique dans un mode d'exécution particulièrement approprié à l'exécution de l'invention ; ce dernier est d'ailleurs couvert par le brevet du même auteur déposé ce même jour et intitulé: "Perfectionnements aux machines unipolaires destinées plus particulièrement à être utilisées comme freins électro-magné- @iques".
Si l'on se réfère aux figures 1,2,6 et 7, on voit que le dispositif d'excitation électro-magnétique est cons ti- tué par une armature cylindrique creuse ou rotor 1 monté par exemple sur l'arbre à cardan d'une automobile et un système inducteur 2 monté de manière à po -voir tourner d'un angle limité à l'encontre de l'action d'un ressort non représenté qui le ramène dans sa position normale lorsque le dispositif @
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dtexcitation ne fonctionne pas.
Le champ magnétique dans le- quel le rotor tourne est produit entre les extensions polai- res 3,4 de nom contraire sous l'action d'un courant électri- que passant dans les enroulements inducteurs 5,6, Le système inducteur comprend un moyeu7 formant poulie sur laquelle est fixée l'extrémité d'un câble 8. A l'autre extrémité du câble ou près de celle-ci est fixé un ergot destiné à coulis- ser dans l'extrémité rainuréee 10 d'un bras du levier 11 dont l'autre bras est articulé sur la bielle 12. L'autre extrémité de la bielleest rainurée en 13 pour recevoir une cheville 14 portée par un bras 15 tournant autour d'un pivot fixe et ar- ticulé avec le frein par l'intermédiaire de la tige 16. Le câble agit à l'encontre d'un resart 17.
La fermeture du ou des circuits des enroulements d'excitation est assurée par la pédale 18 reliée d'autre part à la tige de frein 16, dont elle assure la commande directe à la volonté du conducteur, par l'intermédiaire de la tige 19, du bras 20 tournant autour d'un pivot fixe et de la biellette 21 dans une rainure de laquelle pénètre la cheville 22 portée par le bras 23 tournant autour du même pivot que le bras 15.
La pédale 18 sert également à libérer, à, un moment déterminé de son déplacement, un verrou 24 pivotant autour d'un point fixe par rapport au véhicule qui est proche du système inducteur, ce verrou étant commandé par l'abaissement effectué par la pédale d'une saillie 25 solidaire du manchon 26 enfilé sur l'arbre 27 de la pédale et portant une poulie 28 sur laquelle est fixé un câble 29 dont l'autre extrémité est fixée au verrou 24. Le ressort 30 sert à ramener le ver- rou dans sa position de verrouillage, lorsque l'on n'appuie pas sur la pédale.
Le fonctionnement est le suivant : la pédale vient après la première partie de sa course fermer le circuit en amenant le plot 31 (figure 6) au contact du plot 32. de ma-
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nière à permettre au courant de passer dans l'un des enrou- le-.lents inducteurs , 5 par exemple. Les p81es entre lesquels le rotor tourne se trouveront ai.isi excités et les courants engendrés dans le rotor seront court-circuités dans les élé- ments périphériques reliant les paires de pôles devant les intervalles qui les séparent. Il en résulte un effet de frei- nage qui retarde le déplacement du rotor et freine l'avance- ment du véhicule. Pour freiner modérément ce dernier, le cou- ple de ralentissement ainsi produit suffit.
En continuant à abaisser la pédale, on arrête le passage du courant vers l'enroulement 5 par suite de ce que le plot 31 quitte le plot 32 en même temps que la pédale li- bère le verrou 24 et amené le plot 31 au contact du plot 33, de manière à fermer le circuit sur l'autre enroulement in- ducteur 6 qui peut être établi de manière à laisser passer moins de courant par unité de temps que l'enroulement 5. On pourrait encore disposer les organes de manière à opérer suivant une variante qui consisterait à arrêter complètement le passage du courant d'excitation pendant le déverrouillage du système inducteur.
La suite du déplacement de la pédale fait venir le plot 31 au contact à la fois des plots 33 et 34 de telle sorte que le courant traverse les deux enroulements à la fois en produisant la puissance axima disponible au mo- ment où l'on doit exciter le frein. Enfin la dernière partie de la course de la pédale provoque la commande mécanique du système 19-23, le jeu prévu dans les articulations ayant em- péché le fonctionnement de ce dernier système jusqu'à ce mo- ment.
Dans l'autre frein mécanique représenté en figure 3, l'ergot 9 du 'câble 8 fait basculer le levier 35 et oblige le bras 36 de ce dernier à faire basculer la pièce 37 qui est reliée par la bielle 38, le levier 39 et la bielle 40 au bras 41 commandant le frein monté sur le tambour 42 de la roue ar-
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rière, cette même pièce 37 étant reliée d'autrepart par le système articulé 43-44-45 au tambour de freinage de la roue avant 45a. Le système mécanique constitué par la pédale 46 et son talon 47, le levier 48 et l'élément 44 fait fonctionner 'ensemble des systèmes articulés dans le même sens. Le con- tr8le par pédale des circuits d'excitation et le, dispositif de verrouillage du stator peuvent être analogues à ce qui a été décrit en se référant aux figures 1 et 2.
Dans l'application de l'invention à un frein hy- draulique (figures 4 et 5), il est avantageux de fixer à la poulie 7 du système inducteur un câble 48 qui passe entre les poulies de guidage 49,49 et autour de la poulie 50 pour commander un piston se déplaçant dans le cylindre 51 conte- nant un fluide approprié. Il est également avantageux de re- lier la tige de piston 52 aux tiges coulissantes 53-54 , se déplaçant dans les guidages 55-56 montés sur l'enveloppe du cylindre, Le point de liaison du câble avec la poulie 7 peut 'être tel, comme dans le cas représenté, qu'il permette le fonctionnement du frein pour l'une ou l'autre direction de rotation du système inducteur.
Le dispositif d'excitation éléctro-mangnétique peut être fixé sur les roues d'un véhicule et le cas échéant le système inducteur peut avoir une forme telle qu'il applique le frein d'une manière directe?.
Il doit être bien entendu que l'on n'a décrit ci- dessus et représenté aux dessins ci-joints certaines formes d'un appareil électro-magnétique qu'à titre d'exemple seule- ment. Ainsi l'on peut utiliser à cet effet l'un quelconque des appareils écrits dans le brevet mentionné ci-dessus et déposé ce même jour, après l'avoir adapté à l'application en- visagée , cet appareil pouvant comporter ou non un inducteur dont les pôles sont séparés. On pourrait également utiliser une machine unipolaire à disque ou à plateau à inducteur com- portant des pôles séparés ou non, Dans un autre mode d'axe-
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cution moins simple, on pourrait utiliser une dynamo bipolaire ou multipolaire dont les enroulements d'induit seraient court- circuités.
Pour qu'on'puisse régler d'une manière progressive et à la valeur voulue le freinage, on utilise, conformé-lent l'invention, des dispositifs électriques ou mécaniques que l'on utilise séparément ou deux à la fois ou davantage, ou tous ensem- ble,. Ces éléments assurent la variation de l'intensité du cou- rant appliquée à 1' enroulement ou aux enroulements d'excitation de l'inducteur par modification du voltage d'alimentation, par exemple en faisant varier le nombre des éléments d'accumulateurs en série fournissant le courant ou le nombre d'enroulements de l'inducteur que l'on excite ou leur liaison -l'un avec l'autre qui peut être obtenue en série,
en parallèle ou en série paral- lèle ou encore d'une manière très commode par l'introduction d'un rhéostat approprié ou de disques ou de grains de charbon sous pression variable dans le circuit d'alimentation du ou des enroulements du stator.
Suivant un autre mode de réglage de l'intensité de freinage conforme à l'invention, on fait coulisser progressi- vement un manchon en fer par dessus les extensions polaires découpées .ails l'inducteur et dirigées vers l'extérieur, ou en- core dans le cas d'un stator hétéro-polair, on peut prévoir une f@ite magnétique dont la valeur est réglée mécaniquement.
On peut également utiliser comme réglage mécanique un montage de 1'inducteur ou du rotor prévu de manière à assurer, au mo- ment de la production d'un couple déterminé, leur coulissement relatif à l'opposé l'un de l'autreà rencontre, par exemple, de l'action d'un ou plusieurs ressorts de compression réglables.
.Etant donné que le couple transmis à l'inducteur est dû au rotor, le réglage du couple de ce dernier, par exem- ple par l'un des moyens qui viennent d'être décrits, réglera en terne temps le couple exercé par l'inducteur de telle sorte
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que la force avec laquelle l'inducteur agir sur le système de freinage extérieur se trouvera également réglée. Lorsque le dispositif d'excitation fonctionne comme tel, il se pro- duit deux forces de freinage, dont chacune peut être réglée.
L'une est purement électro-magnétique et l'autre est une force de frottement qui peut agir par exemple conjointement avec la première force.
Si on le désire, au lieu de relier le dispositif électro-magnétique avec la pédale habituelle commandant les freins à friction, comme dans le cas ci-dessus, on peut uti- ' liser une pédale ou manette séparée et/ou autre organe manoeu- vré à la main et/ou au pied. On peut encore assurer le ré- glage du freinage d'une manière automa tique entre 0 et un maximum correspondant à la vitesse que l'on ne désire pas dépasser.
11 est évident que, quelle que soit l'énergie engendrée et dissipée dans le rotor, elle diminue d'autant .la chaleur qui doit être dissipée par les freins mécaniques.
Cette circonstance.et la réduction de l'usure des freins mécaniques par l'utilisation exclusive du freinage électron- magnétique pour les freinages médérés ordinaires, rendent l'appareil particulièrement intéressant pour les gros camions dont la surface des tambours de frein pouvant recevoir des garnitures de frein est limitée.
Si 1.'on dispose un conducteur isolé et de préfé- rence très mince dans le rotor pour chaque saillie ou ex- tension polaire de l'inducteur, c'està dire quatre conduc- teurs également répartis sur le rotor par exemple au cas où l'inducteur comporte quatre saillies, et que l'on dispose ces conducteurs longitudinalement avec leurs extrémités re- liées @@@ l'une à l'autre par une bague, on peut recueillir au moyen de balais frottant sur ces bagues des pulsations électriques de direction constante dont on peut se servir par exemple dans l'enroulement inducteur.
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Le fer de l'inducteur doit être choisi de manière à comporter aussi peu que possible de magnétisme rémanent lorsque les enroulements inducteurs ne sont pas excités, de manière que le rotor ne puisse exercer aucune action de frei- nage avant que l'inducteur ne soit excité,
Pour éviter la persistance du magnétisme rémanent dans les stators à excitation électrique lorsqu'on ne désire pas de freinage et que le courant dtexcitation est coupé, on peut, conformément à un autre caractère de l'invention, faire passer momentanément un faible courant en sens inverse dans l'enroulement ou dans les enroulements de l'excitation.