PT89816B - Conjunto constituido por um freio amortecedor electromagnetico e pelos seus meios de alimentacao electrica - Google Patents
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Description
CONJUNTO CONSTITUÍDO POR UM FREIO AMORTECEDOR ELECTRO MAGNÉTICO E PELOS SEUS MEIOS DE ALIMENTAÇÃO ELÉCTRICA
A presente invenção diz respeito aos conjuntos constituídos por um freio amortecedor electromagnético destinado a travar um veio de transmissão de veículo e pelos seus meios de alimentação eléctrica, compreendendo esses conjuntos um estator atravessado pelo veio, que está centrado neste estator por meios de guiamento apropriados, e um rotor susceptível de ser solidarizado com o veio de modo a apresentar uma face cilíndrica exterior na proximidade de uma face cilíndrica interior do estator com interposição de um entreferro de pequena espessura, compreendendo o rotor um indutor, com bobinas de fio eléctrico, próprio para gerar pela sua excitação eléctrica um campo magnético, com distribuição alternada, numa peça ferromagnética anular do estator que constitui o induzido e associada a um circuito de refrigeração por líquido, e sendo a alimentação eléctrica das bobinas assegurada por meio de um alternador polifásico, em particular trifásico, cujo induzido faz parte do rotor atrás referido e está ligado às referidas bobinas por meio de um rectificador que faz igualmente parte do referido rotor.
Descreve-se um tal conjunto na patente de inven
ção francesa N2 1 467 310.
Neste conjunto, o freio amortecedor é montado num troço do veio de transmissão de veículo em questão, relativamente afastado do motor: este troço está, por sua vez, montado entre dois rolamentos de esferas suportados por duas placas de suporte transversais que delimitam as extremidades axiais do estator, então em forma de caixão cilíndrico, e está ligado ao resto do veio por duas uniões homocinéticas.
O rotor do aparelho apresenta-se então sob a forma de um núcleo maciço aplicado sobre o dito troço do veio central e prolongado radialmente para o exterior pelas bobinas indutoras, em pequeno número (tipicamente 6).
Uma tal construção não se presta a uma montagem directa em consola sobre a saída da caixa de velocidades do veículo, montagem segundo a qual o estator é montado em consola sobre o cárter da caixa de velocidades e o rotor é montado em consola sobre uma peça terminal de veio que sai da referida caixa, estando este rotor por outro lado solidarizado com um elemento de uma união Cardan que permite ligá-lo à parte restante do veio de transmissão.
Ora esta montagem em consola, ue foi descrita nas patentes de invenção francesas N2s. 1 456 903 e 1 493 757, é particularmente vantajosa visto que torna possível a utilização de um freio amortecedor electromagnético numa transmissão muito curta, tal como as que equipam os tractores e os semi-reboques ou os carros com cabina avançada.
A presente invenção tem por objecto, principalmente, tornar os freios amortecedores deste género susceptí3 veis de uma tal montagem em consola.
Para isso, segundo a presente invenção, o número das bobinas indutoras do freio amortecedor e o número dos polos indutores do alternador são ambos maiores do que ou iguais a 12, a coroa do estator constituída pelos polos indutores do alternador envolve uma pequena folga o induzido do rotor deste alternador e as duas coroas do estator, constituídas respectivamente pelas bobinas indutoras do freio amortecedor e pelo induzido do alternador, são justapostas axialmente na face exterior de uma mesma manga interior de diâmetro interior relativamente grande prolongado interiormente por um colar de ligação transversal.
Este colar presta-se a uma ligação directa a uma placa ou similar solidária simultaneamente com o veio de saída da caixa de velocidades do veículo e com um elemento de união Cardan, que por sua vez pode estar alojado, pelo menos em parte, no grande espaço interior à manga.
Quando ao conjunto do estator, ele é relativamente leve, pois já não tem bobinas indutoras de freio amortecedor relativamente grossas e compridas: presta-se pois perfeitamente para uma montagem em consola sobre o cárter da caixa .
Pode observar-se além disso que a montagem indicada permite colocar o induzido do estator do freio amortecedor ,que deve ser refrigerado por líquido, muito perto do motor do veículo e, em particular, do circuito normal de arrefecimento por água.
Nas formas de realização preferidas, recorre-se além disso a uma e/ou outra das disposições seguintes:
- a extremidade axial do rotor do freio amortecedor mais afastada do rotor do alternador é prolongada axialmente por uma estrutura com alhetas de ventilação do estator do freio amortecedor,
- as duas coroas do estator constituídas respectivamente pelo induzido do freio amortecedor arrefecido por líquido e pelos indutores do alternador são justapostas axialmente na superfície cilíndrica interior de um mesmo cárter cilíndrico coaxial com a manga interior,
- o número das bobinas indutoras do freio amortecedor é igual a 18 e o número dos polos indutores do alternador igual a 24.
A presente invenção compreende, além destas disposições principais, certas outras disposições que se utilizam de preferência simultaneamente e que serão consideradas adiante mais especificamente.
No seguimento, vai descrever-se uma forma de realização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos dados a título de exemplo não limitativo e cujas figuras representam:
A fig. 1, esquematicamente o conjunto segundo a presente invenção de um freio amortecedor electromagnético de veículo e os seus meios de excitação eléctrica;
A fig. 2, o mesmo conjunto numa vista em perspectiva, com partes arrancadas;
A fig. 3, esquematicamente a montagem de um tal freio amortecedor na caixa de velocidades do veículo;
O freio amortecedor electromagnético considerado destina-se a reduzir a velocidade do veio rotativo de um veículo, de preferência do tipo pesado.
De uma maneira já conhecida, este freio amortecedor compreende um rotor (2) solidarizado em rotação com o veio de saída (1) da caixa de velocidades (30) do veículo e um estator (3) montado em consola sobre o cárter (31) desta caixa .
Mas, ao contrário do que é habitualmente considerado, é aqui o indutor que está montado rotativo, sendo o induzido fixo.
Por outras palavras:
- os enrolamentos ou bobinas de fio eléctrico (4) que conduzem a corrente eléctrica de excitação do freio amorteaedor e que, com os núcleos radiais (4') que eles envolvem, definem uma coroa de polos indutores de polaridades alternadas gradual mente, fazem parte do rotor (2),
- e a peça anular (5) de material ferromagnético que constitui o induzido e na qual são geradas as correntes de Foucault produtoras de travagem e o aquecimento faz parte do estator (3).
Esta peça anular (5) é constituída por um tambor cilíndrico que envolve o indutor com interposição de um entreferro cilíndrico (E).
Como esta peça (5) é aqui fixa, pode ser facilmente arrefecida com o auxílio de uma corrente de líquido pois não é necessário recorrer a uniões especiais destinadas a assegurar a estanqueidade, ao nível dessas uniões entre duas peças com movimentos relativos.
Prevê-se para esse efeito um circuito de líquido (6) que compreende um troço (7) que segue directamente ao longo da face da peça do induzido (5) , oposta ao entreferro (E ) .
Mais precisamente, o referido troço (7) é aqui formado por uma canalização que se estende segundo uma hélice em torno do tambor (5), canalização essa que termina nas suas duas extremidades por duas uniões de entrada (8) e de saída ( 9 ) .
Para melhorar a permuta entre o tambor (5) e o líquido que circula na canalização (7), pode prever-se na face do tambor que delimita uma parede do referido troço partes ocas ou em relevo tais como estrias anulares ou helicoidais ( 10 ) .
Tais partes ocas ou em relevo podem também ser previstas nas outras paredes do referido troço.
Segundo uma variante, o troço de circuito (7) é constituído por uma simples camisa de água anular delimitada por duas paredes cilíndricas coaxiais ligadas entre si, por um lado, nas suas extremidades axiais por duas anilhas transversais e, por outro lado, por uma divisória longitudinal radial que separa a entrada da saída.
circuito de arrefecimento (6) compreende, além do troço (7), uma bomba de circulação (11) e um permutador térmico exterior (12) , tal como um radiador de alhetas , que permite dissipar para o exterior as calorias transportadas pelo líquido em circulação.
Este líquido é vantajosamente constituído por água a que se juntou um anti-gel.
A bomba (11) e o permutador (12) são vantajosamente a bomba de água e o radiador que fazem parte do cirΊ cuito normal de arrefecimento do motor do veículo: deve com efeito notar-se que, quando o freio amortecedor funciona, o motor liberta poucas calorias, de modo que são reduzidas as suas necessidades de arrefecimento; além disso, devido ao facto de o freio amortecedor estar montado sobre a caixa de velocidades (30) do veículo, ele encontra-se muito próximo do referido circuito normal de arrefecimento.
Os eixos das bobinas (4) que definem os polos indutores estendem-se aqui radialmente em torno do eixo do aparelho.
Sendo este indutor rotativo, convém prever meios especiais para aliementar as suas bobinas (4) com corrente eléctrica.
Recorre-se para isso a uma máquina rotativa geradora de electricidade cujo rotor é solidarizado com o rotor (2) do freio amortecedor.
Com efeito, quando for necessário diminuir a velocidade do veio (1), este roda: a esta rotação do veio (1) corresponde uma energia inutilizada e transforma-se aqui uma porção desta energia na corrente eléctrica necessária para alimentar o indutor do freio amortecedor.
Obtêm-se deste modo simultaneamente as duas vantagens seguintes:
- alimenta-se o indutor do freio amortecedor por meio de um suplemento de energia eléctrica exterior muito pequeno, limitando-se esta energia à necessária para a alimentação da excitatriz do gerador: no caso preferido de um freio amortecedor de veículo, a energia de excitação retirada da bateria do veículo é apenas da ordem de 30% da necessária pe8 la alimentação do freio amortecedor nas formas de realização habituais e pode mesmo ser menor,
- a geração da corrente eléctrica de alimentação do indutor do freio amortecedor consome por si mesma uma certa energia mecânica que é retirada do veio a retardar: este consumo contribui por si mesmo para essa travagem do referido veio .
Na forma de realização preferida ilustrada,o gerador é um alternador que compreende:
- um rotor trifásico (13), que constitui o induzido deste alternador;
- e um estator indutor (14) de polos múltiplos que envolve o rotor (13) com uma pequena folga que forma o entreferro ( e ) .
A ligação electromagnética entre este rotor (13) e este estator (14) é efectuada exclusivamente através deste entreferro (e), sem qualquer contacto mecânico do tipo de anel e escova.
Os polos múltiplos do estator são criados por uma coroa de pequenos electroímans de polaridades alternadas ligados a uma fonte de corrente contínua (15) tal como a bateria do veículo se o freio amortecedor considerado equipar um tal veículo.
Esta ligação é efectuada através de um circuito de regulação (16) que permite regular à vontade a intensidde da corrente de excitação do indutor (14) e portanto a intensidade da corrente eléctrica gerada pelo alternador e, em definitivo, o binário de travagem aplicado no rotor do freio amortecedor e portanto no veio (1).
Este circuito (16) compreende vantajosamente um órgão de comando manual (17).
A corrente alternada recolhida nos terminais do rotor (13) é rectificada por uma ponte apropriada (18) antes de ser aplicada nas bobinas (4) do freio amortecedeor.
É claro que o conjunto dos componentes (18) faz parte do rotor (2), tal como as bobinas (4) e o induzido (13).
Como se vê claramente na fig. 2,este induzido (13) é solidarizado com as bobinas (4) do freio amortecedor, sendo o conjunto destes elementos montado numa mesma manga (19) prolongada interiormente por um aro interior (20) transversal, por sua vez provido de furos de fixação (21) e formando o flange de fixação a uma placa (32) solidária do veio (1).
Esta manga (19) pode constituir uma só peça com os núcleos (4') e com o flange (20).
A placa (32) é por sua vez solidária com uma das duas maxilas (34) de uma união Cardan cuja outra maxila (34) é solidária com o troço principal (l1) do veio de transmissão: como pode ver-se na fig. 3, estas duas maxilas (33) e (34) estão alojadas livremente no interior do tubo formado pela manga (19).
estator (14) está por sua vez, montado no interior de uma manga fixa (22) que delimita o exterior do troço de canalização (7) anterior: é esta manga (22) que está montada em consola sobre o. cárter (31) da caixa de velocidades (30) por meio de um esqueleto com aberturas em forma de sino (35) , tal como uma coroa de braços.
É claro que o veio de saída (1) da caixa de ve
locidades está rigorosamente centrado nesta última em especial por meio de rolamentos (36) e (37) , para que o rotor (2) e o estator (3) fiquem centrados mutuamente e que se formem entre eles entreferros anulares (E) e (e) atrás referidos.
Vê-se ainda nas fig. 2 e 3 uma estrutura com alhetas (23) que forma um ventiladpr e está aplicada na extremidade axial do rotor (2) mais afastada do induzido (13): esta estrutura permite usar uma corrente de ar de arrefecimento entre as bobinas (4) do freio amortecedor, o que contribui para a evacuação das calorias produzidas no tambor (5).
O número das bobinas indutoras (4) e o dos polos (14) do gerador são relativamente grandes, nomeadamente pelo menos iguais a 12,para permitir a libertação no interior da máquina de um espaço de grande diâmetro para a passagem do veio (1) a retardar: com efeito, quanto maiores forem esses numeros, maior será a possibilidade de dar às bobinas e aos polos correspondentes pequenas dimensões radiais; estes dois números são por exemplo aqui, respectivamente 18 e 24.
Daí resulta, qualquer que seja a forma de realização adoptada, que se dispõe de um freio amortecedor electromagnético cuja constituição resulta suficientemente do que atrás foi descrito.
O funcionamento deste freio amortecedor é comandado muito facilmente por simples excitação do indutor fixo (14) do gerador, excitação que é de preferência comandada por meio do órgão (17).
O referido freio amortecedor apresenta numerosas vantagens em relação aos anteriormente conhecidos e, em particular, as seguintes:
- a sua montagem em consola na caixa de velocidades (30) permite utilizar o mesmo também para transmissões muito curtas,
- o arrefecimento do induzido (5) fixo do freio amortecedor por uma corrente de líquido é fácil dada a sua proximidade do circuito de refrigeração por água normal do veículo e é extremamente eficaz, o que permite obter um excelente binário de retardamento em regime de cruzeiro, dado que este binário é tanto mais elevado quanto mais baixa for a temperatura do induzido,
- a energia pedida à bateria (15) ou outra fonte de corrente contínua é relativamente pequena, dado que essa energia se limita à necessária para a alimentação do indutor (14) do gerador, sendo a alimentação das bobinas indutoras (4) do freio amortecedor inteiramente gerada a partir da rotação do veio (1): na prática, esta energia tomada à bateria é geralmente inferior a um terço da necessária para as formas de realização com induzido rotativo,
- a excitação do freio amortecedor é progressiva e contínua, o qua se traduz por uma variação semelhante do binário de travagem exercido pelo referido freio amortecedor no veio a travar.
Como é evidente, e como aliás resulta do que precede, a presente invenção não se limita de modo nenhum aos seus modos de realização e de aplicação que foram considerados mais especialmente; abrange, pelo contrário, todas as variantes, em especial:
- aquelas em que o alternador (13, 14) seja polifásico sem ser trifásico, em especial do tipo difásico ou hexafásico ,
- aquelas em que a face interior da manga interior (19) não seja cilíndrica, sendo por exemplo cónica alar gando-se no sentido da extremidade oposta à caixa de velocidades (30),
- aquelas em que a face exterior da manga exterior (22) não seja cilíndrica, sendo por exemplo convergente ou divergente no sentido da sua extremidade oposta à caixa de velocidades (30),
- aquelas em que uma e/ou a outra das duas mangas (19) e (22) sejam constituídas por vários elementos aplicados axialmente uns nos outros, por exemplo por encaixe mútuo, orno se vê na fig. 3.
Reivindicações
Claims (4)
1.- Conjunto constituído por um freio amortecedor electro magnético destinado a travar um veio rotativo (1) e pelos seus meios de alimentação eléctrica, compreendendo um estator (3), atravessado pelo veio, o qual está centrado neste estator por meios de guiamento apropriados, e um rotor (2), susceptível de ser solidarizado com o veio de maneira a apresentar uma face cilíndrica exterior na proximidade de uma face cilíndrica interior do esta tor com interposição de um entreferro (E) de pequena espessura, compreendendo o rotor um indutor, de bobinas de fio eléctrico (4), próprio para gerar pela sua excitação eléctrica um campo magnético numa peça ferromagnética anular (5) do estator constituindo o induzido e associada a um circuito de arrefecimento por líquido (6), e sendo a alimentação eléctrica das bobinas (4) assegurada com o auxílio de um alternador polifásico, designadamente trifásico, cujo induzido (13) faz parte do rotor referido (2) e está ligado às referidas bobinas (4) por intermédio de um rectificador (18) que faz igualmente parte do rotor (2), caracterizado por o número das bobinas indutoras (4) do freio amortecedor e o dos polos indutores (14) do alternador serem ambos maiores e/ou iguais a doze, por a coroa do estator composta pelos polos indutores (14) do alternador envolver com uma pequena folga (e) o induzido do rotor (13) deste alternador e por as duas coroas do rotor compostas respectivamente pelas bobinas indutoras (4) do freio amortecedor e pelo induzido (13) do alternador estarem justapostas axialmente na face exterior de uma mesma manga interior (19) de diâmetro interior relativamente grande, prolongado interiormente por um flange de ligação transversal (20).
2, - Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a extremidade axial do rotor (2) do freio amortecedor mais afastada do rotor (13) do alternador ser prolongada axialmente por uma estrutura com alhetas (23) de ventilação do estator (3) do freio amortecedor.
3. - Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado por as duas coroas do estator constituídas respectivamente pelo induzido (5) do freio amortecedor arrefecido por líquido e pelos polos indutores (14) do alternador esta rem justapostas axialmente na face cilíndrica interior de um mesmo cárter cilíndrico (22) coaxial com a manga interior (19).
4.- Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindica- ções 1 a 3, caracterizado por o número das bobinas indutoras (4) do freio amortecedor ser igual a 18 e o número dos polos indutores (14) do alternador ser igual a 24,
Lisboa, 23 de Fevereiro de 1989
RESUMO
Conjunto constituído por um freio amortecedor electromagnético e pelos seus meios de alimentação eléctrica
A invenção refere-se a um freio amortecedor electromagnético de veículo cujo rotor (2) está montado no veio de saída da caixa de velocidades do veículo e cujo estator (3) está montado em consola no cárter desta caixa. 0 induzido (5) deste freio amor tecedor faz parte do estador e é arrefecido por água e o seu indutor (4), que faz parte do rotor, é alimentado electricamente por um alternador cujo rotor (13) e cujo estator (14) são solidariza- tecedor.
respectivamente com
Lisboa, 23 de Fevereiro de 1989
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Effective date: 19930817 |