FR3147556A1 - Wheel with magnetic braking device, aircraft landing gear, and aircraft equipped with such a wheel - Google Patents
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Abstract
Roue, comportant un dispositif de freinage magnétique à courant de Foucault, le dispositif comprenant au moins un stator et au moins un rotor, et des aimants solidaires de l’un de ceux-ci pour produire entre ceux-ci un flux magnétique susceptible d’engendrer des courants de Foucault dans l’autre de ceux-ci lorsque la roue tourne. Selon l’invention, le rotor est lié en rotation à la roue par l’intermédiaire d’un mécanisme de démultiplication de la roue, dispositif agencé pour que le rotor ait une vitesse supérieure à une vitesse de rotation de la roue. Atterrisseur comportant une telle roue. FIGURE DE L’ABREGE: Fig. 8Wheel, comprising an eddy current magnetic braking device, the device comprising at least one stator and at least one rotor, and magnets secured to one of these to produce between them a magnetic flux capable of generating eddy currents in the other of these when the wheel rotates. According to the invention, the rotor is linked in rotation to the wheel by means of a wheel reduction mechanism, device arranged so that the rotor has a speed greater than a rotation speed of the wheel. Landing gear comprising such a wheel. FIGURE OF THE ABSTRACT: Fig. 8
Description
La présente invention concerne le domaine du freinage des roues de véhicules telles que les roues d’aéronefs.The present invention relates to the field of braking vehicle wheels such as aircraft wheels.
La présente invention concerne une roue portant un dispositif de freinage magnétique, et un atterrisseur d’aéronef équipé d’une telle roue.The present invention relates to a wheel carrying a magnetic braking device, and an aircraft landing gear equipped with such a wheel.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
Une roue d’aéronef comprend généralement une jante ceinturée d’un pneumatique et reliée par un voile à un moyeu monté pour tourner sur un arbre (essieu ou fusée) support de roue.An aircraft wheel typically consists of a rim surrounded by a tire and connected by a web to a hub mounted to rotate on a wheel support shaft (axle or spindle).
Il est connu des dispositifs de freinage par friction comprenant une pile de disques de freinage qui est logée dans un espace annulaire s’étendant entre la jante et le moyeu et qui comprend une alternance de disques rotoriques liés en rotation avec la roue et de disques statoriques fixes par rapport à l’arbre support de roue. Le dispositif de freinage comprend également des actionneurs hydrauliques ou électromécaniques montés sur un porte-actionneurs et agencés pour appliquer un effort de presse sur la pile de disques de manière à engendrer un couple de freinage pour freiner la rotation de la roue.Friction braking devices are known comprising a stack of brake disks which is housed in an annular space extending between the rim and the hub and which comprises an alternation of rotor disks linked in rotation with the wheel and stator disks fixed relative to the wheel support shaft. The braking device also comprises hydraulic or electromechanical actuators mounted on an actuator holder and arranged to apply a pressing force on the stack of disks so as to generate a braking torque to brake the rotation of the wheel.
Sont en outre connus des dispositifs de freinage magnétique à courant de Foucault (dénommé « Eddy curent » en anglais) utilisés pour le freinage de roues de véhicules et plus particulièrement de roues d’aéronef.Eddy current magnetic braking devices are also known, used for braking vehicle wheels and more particularly aircraft wheels.
Le document FR-A-3122405 décrit un tel dispositif comprenant un rotor lié en rotation à la roue, deux stators qui encadrent le rotor et qui sont liés en rotation à l’arbre support de roue et libres en translation par rapport audit arbre, des aimants pour produire un flux magnétique axial entre les stators et le rotor, et des actionneurs linéaires pour déplacer axialement les stators entre une position de freinage maximal dans laquelle les stators sont rapprochés du rotor et une position de libre rotation de la roue dans laquelle les stators sont éloignés du rotor.Document FR-A-3122405 describes such a device comprising a rotor rotationally connected to the wheel, two stators which surround the rotor and which are rotationally connected to the wheel support shaft and free in translation relative to said shaft, magnets for producing an axial magnetic flux between the stators and the rotor, and linear actuators for axially moving the stators between a maximum braking position in which the stators are close to the rotor and a position of free rotation of the wheel in which the stators are distant from the rotor.
Toutefois, même dans la position de freinage maximal, la performance du dispositif de freinage magnétique à courant de Foucault n’est pas satisfaisante dans le cas où l’aéronef portant ledit dispositif roule à faible vitesse.However, even in the maximum braking position, the performance of the eddy current magnetic braking device is not satisfactory in the case where the aircraft carrying said device is traveling at low speed.
Au surplus, d’une manière générale, les performances d’un dispositif de freinage magnétique à courant de Foucault dépendent de la puissance des aimants utilisés et de leurs dimensions. Or, la masse et l’encombrement sont des contraintes sévères et donc non compatibles avec une application aéronautique.Furthermore, generally speaking, the performance of an eddy current magnetic braking device depends on the power of the magnets used and their dimensions. However, mass and size are severe constraints and therefore not compatible with an aeronautical application.
OBJET DE L’INVENTIONSUBJECT OF THE INVENTION
L’invention a notamment pour but de proposer une roue freinée remédiant au moins en partie aux inconvénients précités.The invention aims in particular to propose a braked wheel which at least partially overcomes the aforementioned drawbacks.
A cet effet, on prévoit, selon l’invention, une roue, destinée à être supportée par un arbre, la roue comportant un dispositif de freinage magnétique à courant de Foucault, le dispositif comprenant au moins un stator et au moins un rotor, et des aimants solidaires de l’un de ceux-ci pour produire entre ceux-ci un flux magnétique susceptible d’engendrer des courants de Foucault dans l’autre de ceux-ci lorsque la roue tourne.For this purpose, according to the invention, a wheel is provided, intended to be supported by a shaft, the wheel comprising an eddy current magnetic braking device, the device comprising at least one stator and at least one rotor, and magnets secured to one of these to produce between them a magnetic flux capable of generating eddy currents in the other of these when the wheel rotates.
Selon l’invention, le rotor est lié en rotation à la roue par l’intermédiaire d’un mécanisme de démultiplication de la roue, ledit mécanisme étant agencé pour que le rotor ait une vitesse de rotation supérieure à une vitesse de rotation de la roue.According to the invention, the rotor is rotationally connected to the wheel by means of a wheel reduction mechanism, said mechanism being arranged so that the rotor has a rotation speed greater than a rotation speed of the wheel.
Grâce au mécanisme de démultiplication, le rotor demeure à une vitesse de rotation supérieure à celle de la roue ce qui permet au dispositif de freinage magnétique de pouvoir être employé à plus faible vitesse de rotation de la roue qu’avec les dispositifs de l’art antérieur.Thanks to the reduction mechanism, the rotor remains at a rotation speed higher than that of the wheel, which allows the magnetic braking device to be used at a lower rotation speed of the wheel than with the devices of the prior art.
Le dispositif de freinage magnétique s’avère ainsi plus performant tout en conservant un encombrement et une masse standards pour ce type de dispositif, et sans qu’il ne soit complexifié.The magnetic braking device thus proves to be more efficient while maintaining a standard size and weight for this type of device, and without it becoming more complex.
Optionnellement, le mécanisme de démultiplication comprend une couronne à denture interne agencée pour être solidaire du rotor coaxialement à celui-ci, un porte-satellites agencé pour être solidaire de la jante coaxialement à celle-ci et qui porte des satellites engrenant avec la couronne à denture interne, et un planétaire central à denture externe engrenant avec les satellites et portant le rotor.Optionally, the reduction mechanism comprises a crown with internal teeth arranged to be secured to the rotor coaxially thereto, a planet carrier arranged to be secured to the rim coaxially thereto and which carries planets meshing with the crown with internal teeth, and a central sun gear with external teeth meshing with the planets and carrying the rotor.
Optionnellement, le mécanisme de démultiplication comprend une couronne à denture interne agencée pour être solidaire de la jante coaxialement à celle-ci, un porte-satellites qui est destiné à être solidaire de l’arbre, le porte-satellites portant des satellites engrenant avec la couronne à denture interne, et un planétaire central à denture externe engrenant avec les satellites et portant le rotor.Optionally, the reduction mechanism comprises a crown with internal teeth arranged to be secured to the rim coaxially therewith, a planet carrier which is intended to be secured to the shaft, the planet carrier carrying planets meshing with the crown with internal teeth, and a central sun gear with external teeth meshing with the planets and carrying the rotor.
Optionnellement le mécanisme de démultiplication comprend une couronne à denture interne, un porte-satellites qui est destiné à être solidaire de l’arbre, le porte-satellites portant des satellites engrenant avec la couronne à denture interne, le rotor étant porté par l’un des satellites.Optionally, the reduction mechanism includes an internally toothed crown, a planet carrier which is intended to be secured to the shaft, the planet carrier carrying planets meshing with the internally toothed crown, the rotor being carried by one of the planets.
Optionnellement, le dispositif de freinage magnétique comporte plusieurs rotors portés chacun par l’un des satellites.Optionally, the magnetic braking device comprises several rotors, each carried by one of the satellites.
Optionnellement, le dispositif comporte autant de stators que de rotors, chaque stator étant monté à niveau de l’un des rotors coaxialement à celui-ci.Optionally, the device comprises as many stators as rotors, each stator being mounted level with one of the rotors coaxially to it.
Optionnellement, la couronne à denture interne est agencée pour être solidaire de la jante coaxialement à celle-ci.Optionally, the internally toothed crown is arranged to be secured to the rim coaxially with it.
Optionnellement le rotor tourne autour d’un axe de rotation qui est parallèle et décalé d’un axe de rotation de la roue.Optionally the rotor rotates around an axis of rotation which is parallel and offset from an axis of rotation of the wheel.
Optionnellement, le rotor comprend au moins une face s’étendant en vis-à-vis d’une face du stator, la face dans laquelle des courants de Foucault sont générés étant de plus petites dimensions que la face en vis-à-vis.Optionally, the rotor comprises at least one face extending opposite a face of the stator, the face in which eddy currents are generated being of smaller dimensions than the opposite face.
Optionnellement, le rotor et le stator sont conformés de sorte que des courants de Foucault ne soient générés que dans un segment angulaire seulement du stator ou rotor.Optionally, the rotor and stator are shaped so that eddy currents are generated in only one angular segment of the stator or rotor.
Optionnellement, l’un du rotor et du stator est un disque et l’autre du rotor et du stator est une couronne divisée en au moins deux secteurs de couronne mobiles radialement entre une première position dans laquelle chaque secteur de couronne a au moins une face en regard d’une face du disque pour établir le flux magnétique axial et une deuxième position dans laquelle ladite au moins une face du secteur de couronne est décalée radialement par rapport à la face du disque pour interrompre le flux magnétique axial, le dispositif comprenant au moins un actionneur relié aux secteurs de couronne pour déplacer les secteurs de couronne entre leurs deux positions.Optionally, one of the rotor and the stator is a disk and the other of the rotor and the stator is a crown divided into at least two crown sectors movable radially between a first position in which each crown sector has at least one face facing a face of the disk to establish the axial magnetic flux and a second position in which said at least one face of the crown sector is offset radially relative to the face of the disk to interrupt the axial magnetic flux, the device comprising at least one actuator connected to the crown sectors to move the crown sectors between their two positions.
Optionnellement, la roue comporte une jante et un moyeu reliés par un voile en définissant un espace annulaire, le dispositif de freinage étant placé devant une entrée de l’espace annulaire, la couronne étant destiné à être solidaire de l’arbre.Optionally, the wheel comprises a rim and a hub connected by a veil defining an annular space, the braking device being placed in front of an entrance to the annular space, the crown being intended to be secured to the shaft.
Optionnellement, le rotor et le stator sont agencés de sorte que le flux magnétique susceptible d’engendrer des courants de Foucault est un flux axial.Optionally, the rotor and stator are arranged so that the magnetic flux likely to generate eddy currents is an axial flux.
L’invention concerne également un atterrisseur comprenant une jambe ayant une extrémité portant l’arbre sur lequel est monté le moyeu d’une roue telle que précitée.The invention also relates to a landing gear comprising a leg having one end carrying the shaft on which the hub of a wheel as mentioned above is mounted.
L’invention concerne un aéronef comprenant au moins un atterrisseur tel que précité.The invention relates to an aircraft comprising at least one landing gear as mentioned above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l’invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from reading the following description of particular and non-limiting embodiments of the invention.
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :Reference will be made to the attached drawings, including:
La
Au moins un des atterrisseurs 101 comporte une jambe ayant une extrémité pourvue ici de deux arbres 102 coaxiaux sur chacun desquels est montée pour pivoter au moins une roue 103, chaque arbre 102 ayant un axe central définissant un axe X de rotation de la roue 103 qu’il porte.At least one of the landers 101 comprises a leg having one end provided here with two coaxial shafts 102 on each of which is mounted to pivot at least one wheel 103, each shaft 102 having a central axis defining an axis X of rotation of the wheel 103 which it carries.
Au moins une des roues 103 comporte de façon connue en soi un moyeu 104 monté pour pivoter sur l’arbre 102 et une jante 105 reliée au moyeu 104 par un voile 106. La jante 105 et le moyeu 104 définissent entre eux un espace annulaire 107 ayant une extrémité fermée par le voile 106 et une extrémité ouverte vers l’extérieur de la roue 103 formant une entrée de l’espace annulaire 107. La jante 105 est ceinturée par un pneumatique non représenté reçu entre deux lèvres 108 de la jante 105.At least one of the wheels 103 comprises, in a manner known per se, a hub 104 mounted to pivot on the shaft 102 and a rim 105 connected to the hub 104 by a web 106. The rim 105 and the hub 104 define between them an annular space 107 having one end closed by the web 106 and one end open towards the outside of the wheel 103 forming an entrance to the annular space 107. The rim 105 is surrounded by a tire, not shown, received between two lips 108 of the rim 105.
Selon l’invention, au moins une des roues est équipée d'un dispositif de freinage magnétique généralement désigné en 1.According to the invention, at least one of the wheels is equipped with a magnetic braking device generally designated 1.
Le dispositif de freinage magnétique 1 s’étend par exemple devant l’entrée de l’espace annulaire 107, à l’extérieur de celui-ci.The magnetic braking device 1 extends, for example, in front of the entrance to the annular space 107, outside the latter.
En référence aux figures 2 à 4, un premier mode de réalisation va être à présent décrit.With reference to Figures 2 to 4, a first embodiment will now be described.
Le dispositif de freinage magnétique 1 comprend un élément fixe, ou stator 2, et un élément mobile, ou rotor 3.The magnetic braking device 1 comprises a fixed element, or stator 2, and a mobile element, or rotor 3.
Le stator 2 est la partie du dispositif liée en rotation à l’arbre 102 ou à la jambe de l’atterrisseur 101, ici par l’intermédiaire d’un tube de torsion 5.The stator 2 is the part of the device linked in rotation to the shaft 102 or to the leg of the landing gear 101, here by means of a torque tube 5.
Le tube de torsion 5 comprend un corps 5.1 engagé sur une collerette externe 102’ de l’arbre 102, et une collerette interne 5.2 qui est fixée (par exemple par des vis) à la collerette 102’.The torque tube 5 comprises a body 5.1 engaged on an external collar 102’ of the shaft 102, and an internal collar 5.2 which is fixed (for example by screws) to the collar 102’.
De préférence, le stator 2 est monté sur le tube de torsion 5 de sorte à pouvoir également coulisser axialement (i.e. parallèlement à l’axe X) le long dudit tube de torsion 5 et donc le long de l’arbre 102 ou de la jambe de l’atterrisseur 101.Preferably, the stator 2 is mounted on the torque tube 5 so as to also be able to slide axially (i.e. parallel to the X axis) along said torque tube 5 and therefore along the shaft 102 or the leg of the landing gear 101.
Le dispositif de freinage magnétique 1 comprend alors au moins un actionneur 6 relié au stator. Par exemple l’actionneur 6 est lié en rotation à l’arbre 102 ou à la jambe de l’atterrisseur 101.The magnetic braking device 1 then comprises at least one actuator 6 connected to the stator. For example, the actuator 6 is rotationally connected to the shaft 102 or to the leg of the landing gear 101.
L’actionneur est optionnellement relié au stator 2 par l’intermédiaire d’une platine 7. Plus précisément ici, le corps de chaque actionneur 6 reçoit à coulissement un piston qui est mobile en translation selon une direction axiale et qui possède un tronçon d’extrémité libre sur lequel est fixée la platine 7 : ainsi, par l’intermédiaire de la platine 7, le stator 2 peut coulisser relativement à l’arbre 102 (ou la jambe de l’atterrisseur) et ainsi se rapprocher ou s’éloigner de la roue 103.The actuator is optionally connected to the stator 2 via a plate 7. More precisely here, the body of each actuator 6 receives a sliding piston which is movable in translation in an axial direction and which has a free end section on which the plate 7 is fixed: thus, via the plate 7, the stator 2 can slide relative to the shaft 102 (or the leg of the landing gear) and thus move closer to or further away from the wheel 103.
Dès lors, le stator 2 est déplaçable entre une position de freinage maximal dans laquelle le stator 2 est rapproché du rotor 3 et une position de libre rotation de la roue 103 dans laquelle le stator 2 est éloigné du rotor 3.The stator 2 can then be moved between a maximum braking position in which the stator 2 is close to the rotor 3 and a position of free rotation of the wheel 103 in which the stator 2 is moved away from the rotor 3.
Par ailleurs, le stator 2 a de préférence une forme de couronne coaxiale à la roue 103 et à l’arbre 102.Furthermore, the stator 2 preferably has a crown shape coaxial with the wheel 103 and the shaft 102.
Le stator 2 comprend par exemple un support amagnétique pourvu d’une pluralité d’aimants 4 présentant des faces libres (à l’opposé de celles portées par le support). Les aimants 4 sont par exemple des aimants permanents.The stator 2 comprises for example a non-magnetic support provided with a plurality of magnets 4 having free faces (opposite those carried by the support). The magnets 4 are for example permanent magnets.
Les aimants 4 engendrent des champs magnétiques pour produire un flux magnétique en direction du rotor 3 se trouvant en face, c’est-à-dire un flux magnétique axial parallèle à l’axe X.The magnets 4 generate magnetic fields to produce a magnetic flux in the direction of the rotor 3 located opposite, that is to say an axial magnetic flux parallel to the X axis.
Le rotor 3 est en matériau électriquement conducteur. Le rotor 3 est par exemple en matériau métallique et par exemple en cuivre, en aluminium, en argent, en nickel ….The rotor 3 is made of electrically conductive material. The rotor 3 is for example made of metallic material and for example copper, aluminum, silver, nickel, etc.
Dans le cas présent, le rotor 3 a une forme de disque annulaire coaxial à la roue 103 et à l’arbre 102.In the present case, the rotor 3 has the shape of an annular disk coaxial with the wheel 103 and the shaft 102.
Le dispositif de freinage magnétique comporte un mécanisme de démultiplication 10 par l’intermédiaire duquel le rotor 3 est lié en rotation à la roue 103. Le mécanisme de démultiplication 10 est tel que le rotor 3 a, en service, une vitesse de rotation supérieure à une vitesse de rotation de la roue 103.The magnetic braking device comprises a reduction mechanism 10 by means of which the rotor 3 is rotatably connected to the wheel 103. The reduction mechanism 10 is such that the rotor 3 has, in service, a rotation speed greater than a rotation speed of the wheel 103.
Le mécanisme de démultiplication 10 est ici de type épicycloïdal.The reduction mechanism 10 is here of the epicyclic type.
Le mécanisme de démultiplication 10 comprend ainsi une couronne à denture interne 11 (visible sur la
Le mécanisme de démultiplication 10 comprend également un porte-satellites 12 et des satellites 13, portés par le porte-satellites 12 et engrenant avec la couronne à denture interne 11. Le porte-satellites 12 est solidaire de la jante 105 coaxialement à celle-ci.The reduction mechanism 10 also comprises a planet carrier 12 and satellites 13, carried by the planet carrier 12 and meshing with the internally toothed crown 11. The planet carrier 12 is secured to the rim 105 coaxially therewith.
Le mécanisme de démultiplication comporte également un planétaire central 14 à denture externe, illustré à la
Le planétaire central 14 fait partie ici du tube de torsion 5. Le planétaire central 14 forme ainsi intérieurement au moins une partie du corps 5.1.The central planetary gear 14 is here part of the torque tube 5. The central planetary gear 14 thus internally forms at least one part of the body 5.1.
Le planétaire central 14 est ainsi solidaire en rotation de l’arbre 102 et coaxial audit arbre 102.The central planetary gear 14 is thus rotationally integral with the shaft 102 and coaxial with said shaft 102.
Par ailleurs, le planétaire central 14 présente extérieurement un premier tronçon 14.1 pourvu d’une denture externe pour l’engendrement avec les satellites 13.Furthermore, the central planetary gear 14 has an external first section 14.1 provided with external teeth for engagement with the satellites 13.
Le planétaire central 14 comporte extérieurement par exemple un deuxième tronçon 14.2, successif au premier et coaxial au premier, le deuxième tronçon 14.2 présentant un diamètre externe plus important que le premier tronçon 14.1.The central planetary gear 14 comprises externally, for example, a second section 14.2, successive to the first and coaxial with the first, the second section 14.2 having a larger external diameter than the first section 14.1.
Le rotor 3 est donc lié en rotation à la roue 103 par l’intermédiaire de la jante 105 et du mécanisme de démultiplication 10.The rotor 3 is therefore linked in rotation to the wheel 103 by means of the rim 105 and the reduction mechanism 10.
Le rotor 3 tourne sur lui-même autour de son axe central par rapport au stator 2 qui lui fait face : pendant ce déplacement du rotor 3 selon une direction circonférentielle par rapport au stator 2, une face principale du rotor 3 reste parallèle à une face principale du stator 2 (et donc aux faces libres des aimants).The rotor 3 rotates on itself around its central axis relative to the stator 2 which faces it: during this movement of the rotor 3 in a circumferential direction relative to the stator 2, a main face of the rotor 3 remains parallel to a main face of the stator 2 (and therefore to the free faces of the magnets).
L’actionneur 6 déplace le stator 2 selon une direction axiale de la roue 103 entre :
- une première position, ou position de freinage maximal de la roue 103, dans laquelle le stator 2 est rapproché du rotor 3, et ;
- une deuxième position, ou position de rotation libre de la roue 103, dans laquelle le stator 2 est écarté du rotor 3.
- a first position, or maximum braking position of the wheel 103, in which the stator 2 is close to the rotor 3, and;
- a second position, or free rotation position of the wheel 103, in which the stator 2 is spaced from the rotor 3.
Lorsque le stator 2 est dans la position de freinage maximal, le champ magnétique des aimants 4 produit un flux magnétique suffisant pour engendrer des courants de Foucault dans le rotor 3 lorsque le rotor 3 pivote en face des aimants 4.When stator 2 is in the maximum braking position, the magnetic field of magnets 4 produces a magnetic flux sufficient to generate eddy currents in rotor 3 when rotor 3 pivots opposite magnets 4.
Grâce au mécanisme de démultiplication, le rotor 3 demeure à une vitesse de rotation supérieure à celle de la roue 103 ce qui permet au dispositif de freinage magnétique 1 de pouvoir être employé à plus faible vitesse de rotation de la roue 103 que dans l’art antérieur.Thanks to the reduction mechanism, the rotor 3 remains at a rotation speed higher than that of the wheel 103, which allows the magnetic braking device 1 to be used at a lower rotation speed of the wheel 103 than in the prior art.
Le dispositif de freinage magnétique 1 s’avère ainsi plus performant.The magnetic braking device 1 thus proves to be more efficient.
On comprend que pour provoquer le freinage, l’actionneur 6 est piloté pour amener le stator 2 dans la première position et que, pour interrompre le freinage, l’actionneur 6 est piloté pour amener le stator 2 dans la deuxième position, position dans laquelle les aimants 4 ne permettent pas d’engendrer dans le rotor 3 des courants de Foucault suffisants pour provoquer le freinage du rotor 3.It is understood that to cause braking, the actuator 6 is controlled to bring the stator 2 into the first position and that, to interrupt braking, the actuator 6 is controlled to bring the stator 2 into the second position, a position in which the magnets 4 do not allow sufficient eddy currents to be generated in the rotor 3 to cause braking of the rotor 3.
Le circuit de commande de l’actionneur 6 comprend de manière classique une unité électronique de commande de freinage (non représentée ici) qui reçoit en entrée un signal de commande provenant d’un instrument manipulé par le pilote de l’aéronef 100 et émet des signaux de commande à une unité de commande d'actionneurs qui produit, à partir du signal de commande, un signal de puissance transmis à l’actionneur 6 pour modifier la distance séparant axialement le stator 2 du rotor 3 en fonction de l’effort de freinage requis par le pilote. La modification de l’entrefer entre le stator 2 et le rotor 3 par l’actionneur 6 va augmenter ou diminuer le couple de freinage et donc la vitesse de l'aéronef 100. La modification de l’entrefer par l’actionneur 6 joue sur le flux magnétique transmis au rotor 3 par les aimants 4.The actuator control circuit 6 conventionally comprises an electronic braking control unit (not shown here) which receives as input a control signal from an instrument operated by the pilot of the aircraft 100 and emits control signals to an actuator control unit which produces, from the control signal, a power signal transmitted to the actuator 6 to modify the distance axially separating the stator 2 from the rotor 3 as a function of the braking force required by the pilot. The modification of the air gap between the stator 2 and the rotor 3 by the actuator 6 will increase or decrease the braking torque and therefore the speed of the aircraft 100. The modification of the air gap by the actuator 6 affects the magnetic flux transmitted to the rotor 3 by the magnets 4.
D’autres variantes sont envisageables dans le cadre de l’invention.Other variants are conceivable within the framework of the invention.
En référence aux figures 5 à 7, un deuxième mode de réalisation va être à présent décrit.With reference to Figures 5 to 7, a second embodiment will now be described.
Contrairement au premier mode de réalisation, dans lequel le stator 2 et le rotor 3 pouvaient être rapprochés ou éloignés l’un de l’autre selon une direction axiale, dans le deuxième mode de réalisation, le stator 2 et le rotor 3 peuvent être déplacés l’un par rapport à l’autre selon une direction radiale.Unlike the first embodiment, in which the stator 2 and the rotor 3 could be moved closer to or further away from each other in an axial direction, in the second embodiment, the stator 2 and the rotor 3 can be moved relative to each other in a radial direction.
A cet effet, le stator 2 est divisé en quatre secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D, identiques les uns aux autres, s’étendant selon un angle de 90°. Chaque secteur de couronne 2A, 2B, 2C, 2D a une section transversale (selon un plan contenant l’axe X) en U avec deux branches se faisant face. Chaque branche comprend de préférence un support amagnétique pourvu d’une pluralité d’aimants 4, par exemple des aimants permanents, ayant des faces libres (à l’opposé de la branche qui les porte) et engendrant des champs magnétiques pour produire un flux magnétique en direction de la branche se trouvant en face, c’est-à-dire un flux magnétique axial parallèle à l’axe X. Les deux branches de chaque secteur de couronne 2A, 2B, 2C, 2D, ainsi pourvues d’aimants 4, délimitent entre elles une rainure dont les flancs sont formés par des faces 2.1, 2.2 formées au moins par les faces libres des aimants 4.For this purpose, the stator 2 is divided into four crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D, identical to each other, extending at an angle of 90°. Each crown sector 2A, 2B, 2C, 2D has a U-shaped cross-section (along a plane containing the X axis) with two branches facing each other. Each branch preferably comprises a non-magnetic support provided with a plurality of magnets 4, for example permanent magnets, having free faces (opposite the branch which carries them) and generating magnetic fields to produce a magnetic flux in the direction of the branch located opposite, that is to say an axial magnetic flux parallel to the axis X. The two branches of each crown sector 2A, 2B, 2C, 2D, thus provided with magnets 4, delimit between them a groove whose sides are formed by faces 2.1, 2.2 formed at least by the free faces of the magnets 4.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le tube de torsion 5 comprend un corps 5.1 engagé sur une collerette externe 102’ de l’arbre 102, une collerette interne 5.2 qui est fixée (par exemple par des vis) à la collerette 102’, et une collerette externe 5.3 portant des actionneurs 6 ici hydrauliques.In this second embodiment, the torque tube 5 comprises a body 5.1 engaged on an external collar 102' of the shaft 102, an internal collar 5.2 which is fixed (for example by screws) to the collar 102', and an external collar 5.3 carrying actuators 6 here hydraulic.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les actionneurs 6 sont au nombre de huit disposés en paires à 90° les uns des autres et chaque secteur de couronne 2A, 2B, 2C, 2D est relié aux deux actionneurs 6 d’une des paires. Les actionneurs 6 de chaque paire sont disposés en opposition aux actionneurs 6 de la paire d’actionneurs qui se trouve à 180° par rapport à eux. Les actionneurs 6 peuvent avoir un corps fixé sur la collerette externe 5.3 du tube de torsion 5 mais ont ici un corps 6.1 en une seule pièce avec la collerette externe 5.3 du tube de torsion 5. Le corps 6.1 de chaque actionneur 6 reçoit à coulissement un piston 6.2 qui est mobile en translation selon une direction radiale et qui possède un tronçon d’extrémité libre sur laquelle est fixée une des branches d’un des secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D de sorte que chaque secteur de couronne 2A, 2B, 2C, 2D est porté et guidé par les deux actionneurs 6 d’une même paire d’actionneurs.In this second embodiment, the actuators 6 are eight in number, arranged in pairs at 90° to each other and each crown sector 2A, 2B, 2C, 2D is connected to the two actuators 6 of one of the pairs. The actuators 6 of each pair are arranged in opposition to the actuators 6 of the pair of actuators which is at 180° relative to them. The actuators 6 may have a body fixed to the external collar 5.3 of the torque tube 5 but here have a body 6.1 in a single piece with the external collar 5.3 of the torque tube 5. The body 6.1 of each actuator 6 slidably receives a piston 6.2 which is movable in translation in a radial direction and which has a free end section on which is fixed one of the branches of one of the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D so that each crown sector 2A, 2B, 2C, 2D is carried and guided by the two actuators 6 of the same pair of actuators.
Le rotor 3 a toujours une forme de disque annulaire coaxial à la roue 103 et à l’arbre 102.The rotor 3 always has the shape of an annular disk coaxial with the wheel 103 and the shaft 102.
Le rotor 3 est toujours lié en rotation à la jante 105 de la roue 103 par l’intermédiaire d’un mécanisme de démultiplication 10 agencé pour que le rotor 3 ait une vitesse supérieure à une vitesse de rotation de la roue 103.The rotor 3 is still rotationally connected to the rim 105 of the wheel 103 by means of a reduction mechanism 10 arranged so that the rotor 3 has a speed greater than a rotation speed of the wheel 103.
Dans ce deuxième mode de réalisation, la couronne à denture interne 11 est agencée pour être solidaire de la jante coaxialement à celle-ci, le porte-satellites 12 est solidaire du tube de torsion 5 et le planétaire central 14 à denture externe porte le rotor 3 et est solidaire dudit rotor 3. Le planétaire central 14 est ainsi monté pour pivoter sur une portée du porte-satellites 12 et/ou du tube de torsion 5.In this second embodiment, the internally toothed crown 11 is arranged to be secured to the rim coaxially therewith, the planet carrier 12 is secured to the torque tube 5 and the central sun gear 14 with external teeth carries the rotor 3 and is secured to said rotor 3. The central sun gear 14 is thus mounted to pivot on a bearing surface of the planet carrier 12 and/or the torque tube 5.
Le rotor 3 est donc ici porté par le planétaire central 14 pour être coaxial à l’arbre 102 et être entouré par les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D.The rotor 3 is therefore carried here by the central planetary 14 to be coaxial with the shaft 102 and to be surrounded by the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D.
Le rotor 3 a deux faces 3.1, 3.2, principales et opposées l’une à l’autre, entre lesquelles s’étend parallèlement un plan médian confondu avec un plan médian de la rainure s’étendant parallèlement et à mi-chemin entre les faces 2.1, 2.2. Les faces 3.1, 3.2 sont parallèles aux faces 2.1, 2.2.The rotor 3 has two faces 3.1, 3.2, main and opposite to each other, between which extends parallel a median plane merged with a median plane of the groove extending parallel and halfway between the faces 2.1, 2.2. The faces 3.1, 3.2 are parallel to the faces 2.1, 2.2.
Le rotor 3 est donc lié en rotation à la roue 103, ici à la jante 105 de la roue 103 par l’intermédiaire du planétaire centrale 14, et tourne sur lui-même autour de son axe central par rapport aux secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D qui l’entourent : pendant ce déplacement du rotor 3 selon une direction circonférentielle par rapport aux secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D, les faces principales 3.1, 3.2 restent parallèles aux faces principales 2.1, 2.2.The rotor 3 is therefore linked in rotation to the wheel 103, here to the rim 105 of the wheel 103 by means of the central planetary gear 14, and rotates on itself around its central axis relative to the ring gear sectors 2A, 2B, 2C, 2D which surround it: during this movement of the rotor 3 in a circumferential direction relative to the ring gear sectors 2A, 2B, 2C, 2D, the main faces 3.1, 3.2 remain parallel to the main faces 2.1, 2.2.
Les actionneurs 6 déplacent les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D selon une direction radiale de la roue 103 entre :
- une première position, ou position de freinage maximal de la roue 103, dans laquelle les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D du stator 2 sont rapprochés du rotor 3, les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D chevauchant un pourtour externe du rotor 3, de sorte que les faces 2.1, 2.2 du stator 2 s’étendent en regard des faces 3.1, 3.2 du rotor 3 en étant séparées de celles-ci par un premier entrefer prédéterminé et ;
- une deuxième position, ou position de rotation libre de la roue 103, dans laquelle les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D du stator 2 sont écartés du rotor 3, les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D étant dégagés du pourtour externe du rotor 3, de sorte que les faces 2.1, 2.2 du stator 2 sont décalées radialement vers l’extérieur par rapport aux faces 3.1, 3.2 du rotor 3 et sont séparées des faces 3.1, 3.2 par un deuxième entrefer prédéterminé supérieur au premier entrefer prédéterminé.
- a first position, or maximum braking position of the wheel 103, in which the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D of the stator 2 are brought closer to the rotor 3, the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D overlapping an external periphery of the rotor 3, so that the faces 2.1, 2.2 of the stator 2 extend opposite the faces 3.1, 3.2 of the rotor 3 while being separated from the latter by a first predetermined air gap and;
- a second position, or free rotation position of the wheel 103, in which the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D of the stator 2 are spaced from the rotor 3, the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D being clear of the external periphery of the rotor 3, so that the faces 2.1, 2.2 of the stator 2 are offset radially outwards relative to the faces 3.1, 3.2 of the rotor 3 and are separated from the faces 3.1, 3.2 by a second predetermined air gap greater than the first predetermined air gap.
Lorsque les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D sont dans la position de freinage maximal, le rotor 3 a des portions disposées entre les branches des secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D et a ses faces 3.1, 3.2 opposées faisant face aux faces 2.1, 2.2 du stator 2 respectivement.When the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D are in the maximum braking position, the rotor 3 has portions arranged between the branches of the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D and has its opposite faces 3.1, 3.2 facing the faces 2.1, 2.2 of the stator 2 respectively.
Lorsque les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D sont dans la position de freinage maximal, le champ magnétique des aimants 4 produit un flux magnétique suffisant pour engendrer des courants de Foucault dans le rotor 3 lorsque le rotor 3 pivote en face des aimants 4.When the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D are in the maximum braking position, the magnetic field of the magnets 4 produces a magnetic flux sufficient to generate eddy currents in the rotor 3 when the rotor 3 pivots opposite the magnets 4.
Le rotor 3 a une épaisseur telle qu’un effet de peau (autrement appelé effet pelliculaire ou effet Kelvin) soit engendré depuis chaque face 3.1, 3.2 du rotor 3 sur plus de la moitié de l’épaisseur du rotor 3 au moins sur une plage de vitesses relatives possibles du rotor 3 par rapport aux secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D. Les courants de Foucault engendrés depuis les deux faces 3.1, 3.2 vont alors circuler dans la partie centrale du rotor 3, ce qui va augmenter le couple de freinage. On obtient ainsi dans la partie centrale une « superposition des effets de peau » produit depuis chaque face 3.1, 3.2, l’épaisseur du rotor 3 étant suffisamment faible pour obtenir cette superposition tout en satisfaisant les contraintes thermiques et mécaniques. Dans un exemple, cette superposition donne environ 60% de performance en plus.The rotor 3 has a thickness such that a skin effect (otherwise called a skin effect or Kelvin effect) is generated from each face 3.1, 3.2 of the rotor 3 over more than half of the thickness of the rotor 3 at least over a range of possible relative speeds of the rotor 3 with respect to the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D. The eddy currents generated from the two faces 3.1, 3.2 will then circulate in the central part of the rotor 3, which will increase the braking torque. This gives in the central part a “superposition of the skin effects” produced from each face 3.1, 3.2, the thickness of the rotor 3 being sufficiently small to obtain this superposition while satisfying the thermal and mechanical constraints. In one example, this superposition gives approximately 60% more performance.
On notera que la branche de chaque secteur angulaire disposée du côté de la face 3.2 assure une fonction d’écran thermique empêchant que la chaleur engendrée dans le rotor 3 par les courants de Foucault ne soit transmise à la jante 105 et au pneumatique qu’elle porte.It will be noted that the branch of each angular sector arranged on the side of face 3.2 provides a heat shield function preventing the heat generated in the rotor 3 by the eddy currents from being transmitted to the rim 105 and the tire it carries.
Les actionneurs 6 sont commandés de manière connue en elle-même pour déplacer de manière synchronisée les secteurs de couronne 2A, 2B, 2C, 2D entre leurs deux positions.The actuators 6 are controlled in a manner known per se to synchronously move the crown sectors 2A, 2B, 2C, 2D between their two positions.
Mis à part les éléments développés ci-dessus, tout ce qui a été dit pour le premier mode de réalisation est également applicable pour le deuxième mode de réalisation.Apart from the elements developed above, everything that has been said for the first embodiment is also applicable for the second embodiment.
En référence aux figures 8 à 9, un troisième mode de réalisation va être à présent décrit.With reference to Figures 8 to 9, a third embodiment will now be described.
Contrairement au premier mode de réalisation, dans lequel l’ensemble du rotor 3 était soumis au flux magnétique du stator 2, dans le troisième mode de réalisation, une partie seulement du rotor 3 est soumis au flux magnétique du stator 2.Unlike the first embodiment, in which the entire rotor 3 was subjected to the magnetic flux of the stator 2, in the third embodiment, only a portion of the rotor 3 is subjected to the magnetic flux of the stator 2.
Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif de freinage magnétique 1 comprend plusieurs éléments fixes, ou stators 2, et plusieurs éléments mobiles, ou rotors 3.In this third embodiment, the magnetic braking device 1 comprises several fixed elements, or stators 2, and several mobile elements, or rotors 3.
Les rotors 3 sont en matériaux électriquement conducteurs. Les rotors 3 sont par exemple en matériau métallique et par exemple en cuivre, en aluminium, en argent, en nickel ….The rotors 3 are made of electrically conductive materials. The rotors 3 are for example made of metallic material and for example made of copper, aluminum, silver, nickel, etc.
Dans le cas présent, les rotors 3 ont chacun une forme de disque annulaire dont l’axe s’étend parallèlement à la roue 103 et à l’arbre 102 mais non coaxialement à eux.In the present case, the rotors 3 each have the shape of an annular disc whose axis extends parallel to the wheel 103 and the shaft 102 but not coaxially with them.
Le dispositif de freinage magnétique 1 comporte ici encore un mécanisme de démultiplication 10 par l’intermédiaire duquel les rotors 3 sont liés en rotation à la roue 103. Le mécanisme de démultiplication est tel que les différents rotors 3 ont, en service, une vitesse de rotation supérieure à une vitesse de rotation de la roue 103.The magnetic braking device 1 here again comprises a reduction mechanism 10 by means of which the rotors 3 are linked in rotation to the wheel 103. The reduction mechanism is such that the different rotors 3 have, in service, a rotation speed greater than a rotation speed of the wheel 103.
Le mécanisme de démultiplication 10 est ici de type épicycloïdal.The reduction mechanism 10 is here of the epicyclic type.
Le mécanisme de démultiplication 10 comprend ainsi une couronne à denture interne 11 agencée pour être solidaire de la jante 105 coaxialement à celle-ci.The reduction mechanism 10 thus comprises an internally toothed crown 11 arranged to be secured to the rim 105 coaxially therewith.
Le mécanisme de démultiplication 10 comprend également un porte-satellites 12 et des satellites 13, portés par le porte-satellites 12 et engrenant avec la couronne à denture interne 11. Le porte-satellites 12 est solidaire de l’arbre 102 coaxialement à celui-ci. Par exemple le porte-satellites 12 est fixé à l’arbre 102 par l’intermédiaire d’un tube de torsion 5. Le tube de torsion comporte un corps 5.1 engagé sur une collerette externe 102’ de l’arbre 102, et une collerette interne 5.2 qui est fixée (par exemple par des vis) à la collerette externe 102’. Le porte-satellites 12 vient lui-même se fixer à la collerette interne 5.2 (sur une face de ladite collerette opposée à celle accolée à la collerette externe 102’ de l’arbre 102) par exemple par l’intermédiaire de vis.The reduction mechanism 10 also comprises a planet carrier 12 and planets 13, carried by the planet carrier 12 and meshing with the internally toothed crown 11. The planet carrier 12 is integral with the shaft 102 coaxially therewith. For example, the planet carrier 12 is fixed to the shaft 102 by means of a torque tube 5. The torque tube comprises a body 5.1 engaged on an external collar 102' of the shaft 102, and an internal collar 5.2 which is fixed (for example by screws) to the external collar 102'. The planet carrier 12 itself is fixed to the internal collar 5.2 (on a face of said collar opposite that attached to the external collar 102' of the shaft 102) for example by means of screws.
Dans ce troisième mode de réalisation, chaque rotor 3 est porté par l’un des satellites 13 coaxialement audit satellite 13. Préférentiellement, chaque satellite 13 est équipé d’un rotor 3.In this third embodiment, each rotor 3 is carried by one of the satellites 13 coaxially with said satellite 13. Preferably, each satellite 13 is equipped with a rotor 3.
Le mécanisme de démultiplication comporte également un planétaire central 14 à denture externe engrenant avec les satellites 13. Le planétaire central 14 est monté pour pivoter sur une portée du porte-satellites 12 et/ou du tube de torsion 5.The reduction mechanism also comprises a central sun gear 14 with external teeth meshing with the satellites 13. The central sun gear 14 is mounted to pivot on a bearing surface of the planet carrier 12 and/or the torque tube 5.
Le rotor 3 est donc lié en rotation à la roue 103 par l’intermédiaire de la jante 105 et du mécanisme de démultiplication 10.The rotor 3 is therefore linked in rotation to the wheel 103 by means of the rim 105 and the reduction mechanism 10.
On comprend donc que, comme pour les deux premiers modes de réalisation, les stators 2 sont ici la partie du dispositif liée en rotation à l’arbre 102 ou à la jambe de l’atterrisseur 101. Dans le cas présent, les stators 2 sont liés en rotation à l’arbre 102 par l’intermédiaire du tube de torsion 5. Les stators 2 sont par exemple montés sur le corps 5.1 du tube de torsion 5 et par exemple fixés audit corps 5.1.It is therefore understood that, as for the first two embodiments, the stators 2 are here the part of the device linked in rotation to the shaft 102 or to the leg of the landing gear 101. In the present case, the stators 2 are linked in rotation to the shaft 102 by means of the torque tube 5. The stators 2 are for example mounted on the body 5.1 of the torque tube 5 and for example fixed to said body 5.1.
Dans le cas présent, les stators 2 ont chacun une forme de secteur angulaire dont l’axe s’étend parallèlement à la roue 103 et à l’arbre 102 mais non coaxialement à eux.In the present case, the stators 2 each have the shape of an angular sector whose axis extends parallel to the wheel 103 and the shaft 102 but not coaxially with them.
Chaque stator 2 est ici conformé en un secteur angulaire d’angle d’ouverture compris entre 90 et 200 degrés, et par exemple entre 120 et 190 degrés. Chaque stator 2 est ici conformé en une demi-couronne (i.e. un secteur angulaire d’angle d’ouverture de 180 degrés).Each stator 2 is here shaped into an angular sector with an opening angle of between 90 and 200 degrees, and for example between 120 and 190 degrees. Each stator 2 is here shaped into a half-crown (i.e. an angular sector with an opening angle of 180 degrees).
Plus précisément ici, chaque stator 2 a une section transversale (selon un plan de section contenant l’axe X) avec deux branches se faisant face. Les deux branches sont ici indépendantes l’une de l’autre mais pourraient en variante être fixées l’une à l’autre par une branche centrale additionnelle, le stator 2 présentant alors une section transversale en U comme dans le deuxième mode de réalisation. Chacune des branches est ainsi conformée en un secteur angulaire comme indiqué précédemment.More precisely here, each stator 2 has a cross-section (according to a section plane containing the X axis) with two branches facing each other. The two branches are here independent of each other but could alternatively be fixed to each other by an additional central branch, the stator 2 then having a U-shaped cross-section as in the second embodiment. Each of the branches is thus shaped into an angular sector as indicated previously.
Chaque secteur angulaire peut être décomposé en plusieurs sous-secteurs formant conjointement une même branche, les sous-secteurs étant fixés entre eux ou étant séparés les uns des autres. Chaque sous-secteur peut ainsi porter son propre aimant 4.Each angular sector can be broken down into several sub-sectors jointly forming a single branch, the sub-sectors being fixed together or being separated from each other. Each sub-sector can thus carry its own magnet 4.
Optionnellement, chaque aimant 4 est lui-même conformé en un secteur angulaire et par exemple un secteur angulaire d’angle d’ouverture identique au sous-secteur le portant.Optionally, each magnet 4 is itself shaped into an angular sector and for example an angular sector with an opening angle identical to the sub-sector carrying it.
Chaque branche comprend de préférence un support amagnétique pourvu d’une pluralité d’aimants 4, ayant des faces libres (à l’opposé de celles portées par la branche associée). Les aimants 4 sont ici des électroaimants.Each branch preferably comprises a non-magnetic support provided with a plurality of magnets 4, having free faces (opposite those carried by the associated branch). The magnets 4 are here electromagnets.
Lorsqu’ils sont alimentés, les aimants 4 engendrent des champs magnétiques pour produire un flux magnétique en direction de la branche se trouvant en face, c’est-à-dire un flux magnétique axial parallèle à l’axe X.When energized, the magnets 4 generate magnetic fields to produce a magnetic flux in the direction of the branch opposite, i.e. an axial magnetic flux parallel to the X axis.
Les deux branches de chaque stator 2, ainsi pourvues d’aimants 4, délimitent entre elles une rainure dont les flancs sont formés par des faces 2.1, 2.2 formées au moins par les faces libres des aimants 4.The two branches of each stator 2, thus provided with magnets 4, delimit between them a groove whose sides are formed by faces 2.1, 2.2 formed at least by the free faces of the magnets 4.
De façon avantageuse, chaque rotor 3 est associé à un stator 2 dédié.Advantageously, each rotor 3 is associated with a dedicated stator 2.
Chaque rotor 3 a ainsi deux faces 3.1, 3.2, principales et opposées l’une à l’autre, entre lesquelles s’étend parallèlement un plan médian confondu avec un plan médian de la rainure s’étendant parallèlement et à mi-chemin entre les faces 2.1, 2.2. Les faces 3.1, 3.2 sont parallèles aux faces 2.1, 2.2. Chaque rotor 3 est par ailleurs porté par l’une des satellites 13 pour être coaxial au stator 2 associé et être entouré par ledit stator 2.Each rotor 3 thus has two faces 3.1, 3.2, main and opposite to each other, between which extends parallel a median plane merged with a median plane of the groove extending parallel and halfway between the faces 2.1, 2.2. The faces 3.1, 3.2 are parallel to the faces 2.1, 2.2. Each rotor 3 is moreover carried by one of the satellites 13 to be coaxial with the associated stator 2 and to be surrounded by said stator 2.
Comme déjà indiqué les rotors 3 sont liés en rotation à la roue 103, ici à la jante 105 de la roue 103 par l’intermédiaire des satellites 13, et tournent sur eux-mêmes autour de leur axe central par rapport au stator 2 associé qui l’entoure. Pendant ce déplacement du rotor 3 selon une direction circonférentielle par rapport aux branches du stator 2 qui l’entoure, les faces principales 3.1, 3.2 restent parallèles aux faces principales 2.1, 2.2.As already indicated, the rotors 3 are linked in rotation to the wheel 103, here to the rim 105 of the wheel 103 by means of the satellites 13, and rotate on themselves around their central axis relative to the associated stator 2 which surrounds it. During this movement of the rotor 3 in a circumferential direction relative to the branches of the stator 2 which surrounds it, the main faces 3.1, 3.2 remain parallel to the main faces 2.1, 2.2.
Les différents rotors 3 s’étendent donc de sorte que leurs faces principales 3.1 (respectivement 3.2) soient toutes agencées dans un même premier plan (respectivement un même deuxième plan, différent du premier plan et parallèle à lui). Par ailleurs, les différents stators s’étendent de sorte que leurs faces principales 2.1 (respectivement 2.2) soient toutes agencées dans un même troisième plan, différent du premier plan et parallèle à lui (respectivement un même quatrième plan, différent du premier plan et parallèle à lui).The different rotors 3 therefore extend such that their main faces 3.1 (respectively 3.2) are all arranged in the same first plane (respectively the same second plane, different from the first plane and parallel to it). Furthermore, the different stators extend such that their main faces 2.1 (respectively 2.2) are all arranged in the same third plane, different from the first plane and parallel to it (respectively the same fourth plane, different from the first plane and parallel to it).
Le dispositif de freinage magnétique 1 comporte ou porte un organe d’alimentation (non représenté ici) des électroaimants formant ici les aimants 4.The magnetic braking device 1 comprises or carries a supply member (not shown here) for the electromagnets forming here the magnets 4.
L’organe d’alimentation peut moduler l’alimentation électrique des électroaimants entre :
- une valeur d’alimentation maximale, correspondant à un freinage maximal de la roue 103, et ;
- une valeur d’alimentation nulle, correspondant à une rotation libre de la roue 103.
- a maximum power supply value, corresponding to maximum braking of the wheel 103, and;
- a zero power supply value, corresponding to free rotation of the wheel 103.
Lorsque les électroaimants sont alimentés, le champ magnétique des aimants 4 de chaque stator 2 produit un flux magnétique suffisant pour engendrer des courants de Foucault dans le rotor 3 associé lorsque le rotor 3 pivote en face des aimants 4.When the electromagnets are energized, the magnetic field of the magnets 4 of each stator 2 produces a magnetic flux sufficient to generate eddy currents in the associated rotor 3 when the rotor 3 pivots opposite the magnets 4.
Avantageusement, ces courants de Foucault ne sont engendrés que dans un segment angulaire seulement des rotors 3, à savoir les segments angulaires des rotors 3 se trouvant à niveau des branches du stator 2 associé. En effet, du fait que le stator 2 (et donc ses branches) ne forme pas un disque complet, le rotor 3 associé n’est que partiellement encadré par le stator 2 associé. Le reste du rotor 3 (i.e. le segment angulaire du rotor 3 complémentaire à celui agencé dans la rainure du stator 2 associé) joue alors le rôle de dissipateur thermique. En effet, les courants de Foucault engendrent un réchauffement du rotor 3 : le segment angulaire complémentaire en contact avec l’air environnant peut dès lors évacuer cette chaleur. De façon avantageuse, cette évacuation se fait par convection forcée du fait de la rotation du rotor.Advantageously, these eddy currents are generated in only one angular segment of the rotors 3, namely the angular segments of the rotors 3 located at the level of the branches of the associated stator 2. Indeed, because the stator 2 (and therefore its branches) does not form a complete disk, the associated rotor 3 is only partially framed by the associated stator 2. The remainder of the rotor 3 (i.e. the angular segment of the rotor 3 complementary to that arranged in the groove of the associated stator 2) then plays the role of heat sink. Indeed, the eddy currents cause the rotor 3 to heat up: the complementary angular segment in contact with the surrounding air can therefore evacuate this heat. Advantageously, this evacuation is done by forced convection due to the rotation of the rotor.
Du fait que chaque rotor 3 tourne, on comprend donc qu’une même portion du rotor 3 appartiendra successivement et périodiquement soit au segment angulaire dans lequel sont générés les courants de Foucault soit au segment angulaire complémentaire.Since each rotor 3 rotates, it is therefore understood that the same portion of the rotor 3 will successively and periodically belong either to the angular segment in which the eddy currents are generated or to the complementary angular segment.
De manière avantageuse encore, les rotors 3 tournent à une vitesse de rotation supérieure à celle de la roue 103, ce qui favorise encore davantage cette convection forcée.Advantageously, the rotors 3 rotate at a higher rotation speed than the wheel 103, which further promotes this forced convection.
Ceci limite le risque que la chaleur engendrée dans les rotors 3 par les courants de Foucault ne soit transmise à la jante 105 et au pneumatique qu’elle porte.This limits the risk that the heat generated in the rotors 3 by the eddy currents is transmitted to the rim 105 and the tire it carries.
Par ailleurs, on note que la branche de chaque stator 2 disposée du côté de la face 3.2 du rotor associé assure une fonction d’écran thermique, ladite branche étant en effet agencée entre le rotor 3 et le reste du dispositif de freinage magnétique 1.Furthermore, it is noted that the branch of each stator 2 arranged on the side of the face 3.2 of the associated rotor provides a heat shield function, said branch being in fact arranged between the rotor 3 and the rest of the magnetic braking device 1.
Ceci limite encore davantage un risque que la chaleur engendrée dans le rotor 3 par les courants de Foucault ne soit transmise à la jante 105 et au pneumatique qu’elle porte.This further limits the risk that the heat generated in the rotor 3 by the eddy currents will be transmitted to the rim 105 and the tire it carries.
On note également que les rotors 3 sont agencés de sorte que leurs axes de rotation respectifs soient parallèles à l’axe de rotation X de la roue 103 à freiner mais décalés radialement dudit axe de rotation X.It is also noted that the rotors 3 are arranged so that their respective axes of rotation are parallel to the axis of rotation X of the wheel 103 to be braked but radially offset from said axis of rotation X.
On note de plus que la vitesse de rotation des rotors 3 est proportionnelle à celle de la roue 103 à freiner.It is further noted that the rotation speed of the rotors 3 is proportional to that of the wheel 103 to be braked.
De préférence, chaque rotor 3 a une épaisseur telle qu’un effet de peau (autrement appelé effet pelliculaire ou effet Kelvin) soit engendré depuis chaque face 3.1, 3.2 du rotor 3 sur plus de la moitié de l’épaisseur du rotor 3 (pour le segment angulaire présent dans la rainure) au moins sur une plage de vitesses relatives possibles du rotor 3 par rapport au stator associé. Les courants de Foucault engendrés depuis les deux faces 3.1, 3.2 (pour le segment angulaire présent dans la rainure) vont alors circuler dans la partie centrale du rotor 3, ce qui va augmenter le couple de freinage. On obtient ainsi dans la partie centrale une « superposition des effets de peau » produit depuis chaque face 3.1, 3.2, l’épaisseur du rotor 3 étant suffisamment faible pour obtenir cette superposition tout en satisfaisant les contraintes thermiques et mécaniques. Dans un exemple, cette superposition donne environ 60% de performance en plus.Preferably, each rotor 3 has a thickness such that a skin effect (otherwise called a skin effect or Kelvin effect) is generated from each face 3.1, 3.2 of the rotor 3 over more than half of the thickness of the rotor 3 (for the angular segment present in the groove) at least over a range of possible relative speeds of the rotor 3 relative to the associated stator. The eddy currents generated from the two faces 3.1, 3.2 (for the angular segment present in the groove) will then circulate in the central part of the rotor 3, which will increase the braking torque. This gives in the central part a “superposition of the skin effects” produced from each face 3.1, 3.2, the thickness of the rotor 3 being sufficiently small to obtain this superposition while satisfying the thermal and mechanical constraints. In one example, this superposition gives approximately 60% more performance.
Mis à part les éléments développés ci-dessus, tout ce qui a été dit pour le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation est également applicable pour le troisième mode de réalisation.Apart from the elements developed above, everything that has been said for the first embodiment or the second embodiment is also applicable for the third embodiment.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiments described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.
L’invention est utilisable sur tout type de véhicule et par exemple un véhicule terrestre ou encore un véhicule aérien ou amphibie.The invention can be used on any type of vehicle, for example a land vehicle or an air or amphibious vehicle.
L’invention est utilisable pour d’autres applications qu’un véhicule et par exemple pour tout équipement industriel ou personnel requérant un freinage.The invention can be used for applications other than a vehicle and for example for any industrial or personal equipment requiring braking.
Le dispositif de freinage magnétique pourra avoir une structure différente de celle décrite.The magnetic braking device may have a different structure than that described.
Les différents modes de réalisation décrits pourront ainsi être combinés entre eux.The different embodiments described can thus be combined with each other.
Par exemple, dans le troisième mode de réalisation, on pourra avoir un stator associé à plusieurs rotors, voire à tous les rotors, comme dans le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation.For example, in the third embodiment, it will be possible to have a stator associated with several rotors, or even with all the rotors, as in the first embodiment or the second embodiment.
Par exemple, le stator et/ou le rotor du premier mode de réalisation ou du deuxième mode de réalisation pourront être conformés de sorte que des courants de Foucault ne soient générés que dans un segment angulaire seulement du stator (respectivement le rotor), comme dans le troisième mode de réalisation, et non sur toute la circonférence du stator (respectivement rotor).For example, the stator and/or the rotor of the first embodiment or the second embodiment may be shaped such that eddy currents are generated only in one angular segment of the stator (respectively the rotor), as in the third embodiment, and not over the entire circumference of the stator (respectively the rotor).
Par exemple, les stators du troisième mode de réalisation pourront être montés sur le tube de torsion de sorte à pouvoir être rapprochés ou éloignés des rotors pour moduler l’effort de freinage comme dans le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation. Par exemple, au moins une des branches de chaque stator pourra être montée coulissante sur le tube de torsion selon l’axe de l’arbre (comme dans le premier mode de réalisation) et déplacée par l’intermédiaire d’un ou plusieurs actionneurs. Les actionneurs pourront par exemple être portés par le tube de torsion en étant fixés à celui-ci et reliés aux branches pour pouvoir les déplacer. Par exemple un même actionneur pourra être relié à plusieurs stators. De préférence, les actionneurs seront configurés pour assurer un déplacement simultané des différentes branches. La
Par exemple, les stators du troisième mode de réalisation ou le stator du deuxième mode de réalisation pourront ne comporter qu’une seule branche comme dans le premier mode de réalisation (le rotor associé n’étant alors plus encadré de part et d’autre par le stator considéré).For example, the stators of the third embodiment or the stator of the second embodiment may comprise only one branch as in the first embodiment (the associated rotor then no longer being framed on either side by the stator considered).
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le mécanisme démultiplicateur pourra être différent de ce qui a été indiqué. Ainsi bien qu’ici le mécanisme démultiplicateur soit de type épicycloïdal à un étage, le mécanisme démultiplicateur pourra être de type épicycloïdal à plusieurs étages. Les engrenages au sein dudit mécanisme démultiplicateur pourront être droits et/ou hélicoïdales. Le mécanisme pourra ne pas comporter de planétaire central ou bien de couronne à denture interne. Ladite couronne pourra être à denture externe et/ou le planétaire central à denture interne. Le planétaire central et/ou la couronne à denture interne et/ou le porte-satellite pourront être portés par l’arbre ou bien par la roue à freiner. Par exemple, la
Quel que soit le mode de réalisation considéré, les aimants pourront être portés par le rotor au lieu du stator.Whatever the embodiment considered, the magnets can be carried by the rotor instead of the stator.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le rotor pourra être lié à l’arbre et le stator à la roue à l’inverse de ce qui a été décrit. Le rotor pourra ainsi former la couronne et le stator le disque annulaire.Whatever the embodiment considered, the rotor can be connected to the shaft and the stator to the wheel, in the opposite way to what has been described. The rotor can thus form the crown and the stator the annular disk.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, la forme, l’agencement et les dimensions des aimants pourront être différents de ceux décrits ou représentés. Par exemple, les aimants pourront avoir des dimensions différentes et/ou être agencés selon un motif de HALBACH.Regardless of the embodiment considered, the shape, arrangement and dimensions of the magnets may be different from those described or shown. For example, the magnets may have different dimensions and/or be arranged according to a HALBACH pattern.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, les aimants et le matériau magnétique en regard pourront être agencés pour produire entre un stator et un rotor un flux uniquement axial comme ce qui a été décrit, ou bien un flux uniquement radial ou bien encore un flux magnétique « raxial » (c’est-à-dire un flux magnétique à la fois radial et à la fois axial). Par exemple, le
Quel que soit le mode de réalisation considéré, les aimants pourront être des électroaimants en place d’être des aimants permanents.Whatever the embodiment considered, the magnets may be electromagnets instead of permanent magnets.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le nombre de rotors et/ou le nombre de stators pourront être différents de ceux mentionnés. Plusieurs rotors décalés axialement les uns des autres et plusieurs stators décalés axialement les uns des autres pourront ainsi coopérer ensemble pour générer des courants de Foucault de freinage. Quel que soit le mode de réalisation considéré (et même dans le troisième mode de réalisation ou le quatrième mode de réalisation ou le cinquième mode de réalisation), le dispositif de freinage magnétique pourra comprendre un seul rotor et/ou un seul stator.Regardless of the embodiment considered, the number of rotors and/or the number of stators may be different from those mentioned. Several rotors axially offset from each other and several stators axially offset from each other may thus cooperate together to generate braking eddy currents. Regardless of the embodiment considered (and even in the third embodiment or the fourth embodiment or the fifth embodiment), the magnetic braking device may comprise a single rotor and/or a single stator.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, si le stator (respectivement le rotor) comporte des branches, le nombre de branches pourra être égal au moins à deux. Ainsi au moins un stator (respectivement un rotor) pourra comprendre trois branches (ou plus) ménageant entre elles deux rainures (ou plus) accueillant chacune une portion d’un rotor (respectivement un stator).Regardless of the embodiment considered, if the stator (respectively the rotor) comprises branches, the number of branches may be equal to at least two. Thus at least one stator (respectively one rotor) may comprise three branches (or more) forming between them two grooves (or more) each accommodating a portion of a rotor (respectively one stator).
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le dispositif pourra comprendre des moyens de guidage en translation du stator relativement au rotor (respectivement du rotor relativement au stator). Par exemple, le tube de torsion pourra être pourvu de guides le long desquels le stator (respectivement le rotor) sera monté pour coulisser.Whatever the embodiment considered, the device may comprise means for guiding the stator in translation relative to the rotor (respectively the rotor relative to the stator). For example, the torque tube may be provided with guides along which the stator (respectively the rotor) will be mounted to slide.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, les actionneurs pourront comprendre :
- des actionneurs hydrauliques ou électromécaniques,
- des actionneurs linéaires,
- des actionneurs rotatifs ayant par exemple un pignon de sortie engrenant avec une crémaillère liée au secteur de couronne,
- des actionneurs à simple effet (un élément élastique assurant le rappel en position de rotation libre) ou à double effet,
- ou autres.
- hydraulic or electromechanical actuators,
- linear actuators,
- rotary actuators having for example an output pinion meshing with a rack linked to the crown sector,
- single-acting actuators (an elastic element ensuring return to the free rotation position) or double-acting actuators,
- or others.
Quel que soit le mode de réalisation considéré une même roue pourra être à la fois équipée d’un dispositif selon l’invention et d’un dispositif de freinage additionnel et par exemple un dispositif de freinage de l’art antérieur comme par exemple un dispositif de freinage par friction. Par exemple le dispositif de freinage magnétique s’étendra devant l’entrée de l’espace annulaire, à l’extérieur de celui-ci, et le dispositif de freinage additionnel s’étendra à l’intérieur dudit espace annulaire. La
Chaque secteur de couronne pourra s’étendre sur moins de 90° ou plus de 90°. Le nombre de secteurs de couronne pourra être inférieur à quatre, par exemple deux ou trois, ou supérieur à quatre, par exemple six.Each crown sector may extend less than 90° or more than 90°. The number of crown sectors may be less than four, for example two or three, or more than four, for example six.
Les secteurs de couronne peuvent être engagés sur un pourtour externe ou un pourtour interne du disque.The crown sectors can be engaged on an external periphery or an internal periphery of the disc.
Chaque sous-secteur angulaire pourra s’étendre sur moins de 25° ou plus de 25°. Le nombre de sous-secteur angulaire pourra être égal à quatre, inférieur à quatre, par exemple deux ou trois, ou supérieur à quatre, par exemple six.Each angular sub-sector may extend over less than 25° or more than 25°. The number of angular sub-sectors may be equal to four, less than four, for example two or three, or greater than four, for example six.
Le corps des actionneurs pourra être en une seule pièce avec le tube de torsion. Le tube de torsion pourra avoir toute forme adaptée.The actuator body may be in one piece with the torque tube. The torque tube may have any suitable shape.
Il est possible d’utiliser, pour l’actionnement mécanique du dispositif de freinage magnétique, un actionneur agissant sur plusieurs secteurs de couronne, plutôt qu’un actionneur pour chaque secteur de couronne. Un unique actionneur peut ainsi agir sur deux secteurs de couronne diamétralement opposés l’un à l’autre pour les déplacer dans des sens opposés.It is possible to use, for the mechanical actuation of the magnetic braking device, an actuator acting on several ring sectors, rather than an actuator for each ring sector. A single actuator can thus act on two ring sectors diametrically opposed to each other to move them in opposite directions.
Le nombre de satellites pourra être de trois ou de quatre comme ce qui a été illustré ou pourra être plus important (et être par exemple de cinq) ou moins important (et être par exemple de deux). Quel que soit le mode de réalisation envisagé, le nombre de satellites sera de préférence d’au moins trois et de préférence encore d’au moins quatre.The number of satellites may be three or four as illustrated or may be greater (and be for example five) or less (and be for example two). Whatever the embodiment envisaged, the number of satellites will preferably be at least three and more preferably at least four.
Pour chaque élément qui a été décrit comme étant solidaire en rotation du tube de torsion (porte-satellite, planétaire, actionneur, couronne, …), ledit élément pourra être solidaires d’une autre pièce agencée pour être liée en rotation à un arbre support de la roue (telle qu’une protection de l’arbre) ou être directement solidaire en rotation dudit arbre.For each element which has been described as being integral in rotation with the torque tube (planet carrier, sun gear, actuator, crown, etc.), said element may be integral with another part arranged to be linked in rotation to a wheel support shaft (such as a shaft guard) or be directly integral in rotation with said shaft.
Claims (15)
Priority Applications (2)
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FR2303515 | 2023-04-07 | ||
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- 2023-04-07 FR FR2303515A patent/FR3147556A1/en active Pending
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