Brevet FR2044623A1 — publié le 19710226

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Claude DUBOIS et Georges DALIBOUT, a pour objet un dispositif de positionnement automatique de semelles de frein, notamment pour véhicules ferroviaires, applicable aux timoneries à commande hydraulique ou pneumatique. On connaît déjà des dispositifs de positionnement automatique de semelle de frein, constitués par un palonnier portesemelle relié, d'une part, à un cylindre de frein, et, d'autre part, à chacune de ses extrémités, à des amortisseurs à friction par l'intermédiaire de bielles télescopiques, la course élastique des bielles étant égale au jeu voulu entre la semelle et la roue, les amortisseurs à friction permettant, pendant le freinage, un dépla cement additionnel de la semelle correspondant à 1usure a à chaque instant, et fournissant ainsi aux bielles, après chaque freinage, un nouveau point d'appui. Ces dispositifs, bien que plus perfectionnés que ceux connus antérieurement, présentent de nombreux inconvénients.Parmi ceux-ci, on peut citer celui qui réside dans le fait qu'il est encombrant alors que l'évolution actuelle tend vers une compacité des organes et l'inclusion des pièces dans un carter, et ce, pour diminuer au maximum le prix de revient de tels dispositifs et augmenter leur fiabilité. En effet, dans les dispositifs précités, il est impératif de prévoir un espace important entre le cylindre de frein et les manchons des bielles qui sont mobiles le long desdites bielles. La présente invention pallie les inconvénients précités, et a pour but un dispositif de positionnement automatique de semelle de frein, de réalisation simple et très compact, permettant de réduire l'encombrement de la timonerie de frein puisque solidaire du cylindre de frein. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de positionnement automatique de semelle de frein, comprenant un palonnier porte-semelle, d'une part, relié au piston d'un cylindre de frein, et, d'autre part, coopérant à au moins une de ses extrémités avec des organes de friction par l'intermédiaire d'au moins un positionneur comportant un alésage dans lequel est susceptible de se déplacer un piston soumis à inaction d'un ressort de rappel, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le ou les positionneurs sont fixes et que les organes de friction sont disposés à l'intérieur d'un ou des alésages cylindriques et appliqués contre la ou les parois internes de ce ou de ces derniers au moyen de ressort d'expansion. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de positionnement automatique de semelle de frein est caractérisé en ce qu'il comprend un positionneur fixe dans l'alésage cylindrique duquel est logé un cylindre de guidage, les organes de friction étant disposés entre le cylindre de guidage et l'alésage cylindrique et appliqués contre la paroi interne de ce dernier au moyen de ressorts d'expansion, ledit positionneur étant relié au palonnier par l'intermédiaire d'un levier solidaire de la tige du piston du cylindre de frein et articulé, d'une part, sur un accouplement à friction mobile dans un évidement du palonnier, et, d'autre part, sur la tige du piston du positionneur. Selon une autre cEractéristique, le dispositif de positionnement automatique de semelle de frein est caractérisé en ce qu'ilcomprend deux positionneurs fixes disposés de part et d'autre du cylindre de frein, chaque positionneur étant directement articulé sur le palonnier et constitué par une tige à rotule montée dans un plateau d'accouplement relié au piston soumis à l'action du ressort de rappel qui prend appui, d'une part, sur le piston, et, d'autre part, sur une bague annulaire susceptible de se déplacer sur une portée dudit plateau d'accouplement, les organes de friction étant disposés entre le plateau d'accouplement et la bague annulaire, et par une entretoise disposée entre le piston et la bague annulaire et dont une extrémité est à une distance de la bague annulaire ou du piston égale à la valeur du jeu prédéterminé entre la semelle et la roue Dans le dispositif suivant l'invention, le rappel automatique de la position de la semelle s'effectue après chaque freinage; de manière à obtenir un excellent parallèlisme entre la semelle et-la roue, D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description donnée ci-dessous à titre indicatif, mais non limitatif, et du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif suivant un premier mode de réalisation - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif suivant un autre mode de réalisation. Le dispositif de positionnement automatique de semelle, représenté à la figure 1, comprend, de manière connue, un bloc de frein constitué par un carter 1, un cylindre de frein hydraulique ou pneumatique 2 alimenté en fluide sous pression par une canalisation 3 à partir d'un générateur de pression non représenté, un piston 4 muni de garniture d'étanchéité telles que (5) et qui agit sur une tige 6 solidaire par un axe 7 d'un palonnier porte-semelle 8. Le carter 1 est fixé au châssis ou au boggie du véhicule à freiner et présente un prolongement 9 servant de support à un axe 10 autour duquel pivote-un levier 11 supportant la semelle de frein par l'axe 7 et destiné à encaisser-les efforts tangentiels développés sur la semelle de frein au cours du freinage. Conformément à une première caractéristique de l'invention, (figure 1), le dispositif comporte deux positionneurs fixes, solidaires du cylindre de frein et disposés de part et d'autre de ce dernier. Chaque positionneur est constitué par un alésage cylindrique (12) logé dans le carter 1, par un piston de positionnement 13 susceptible de se déplacer dans l'alésage cylindrique 12 et relié par l'intermédiaire d'un plateau d'accouplement 14 et d'une tige 15 au palonnier porte-semelle 8 Le plateau d'accouplement 14 est solidaire, d'une part, du piston 13 par tout moyen approprié tel que assemblage à vis, et, d'autre part, à la tige -15 au moyen'd'une rotule 16 logée dans un évidement 17 du plateau d'accouplement 14 et en appui par l'intermédiaire d'un joint élastique 18 contre l'extrémité 13a-du piston 13.La tige 15 est articulée au palonnier 8 au moyen d'un axe 24. Le plateau d'accouplement 14 comporte, en outre, une partie annulaire 14a de diamètre légèrement inférieur au diamètre interne de l'alésage cylindrique 12 et uneportée cylindrique 14b, délimitée du côté de la partie annulaire 14a par un épaulement 14c et sur laquelle gt susceptible de glisser une bague annulaire 19. Entre la partie annulaire 14a et la bague 19, sont logés des organes de friction 20, par exemple en forme de segments, et appliqués constamment contre la paroi interne 12a de l'alésage cylindrique 12 au moyen de ressorts d'expansion 21.Le piston 13 coopère avec une entretoise 22 cylindrique et creuse dont une extrémité est située, en position de repos, à une distance x égale au jeu prédéterminé entre la semelle de frein et la roue à freiner. I1 va de soi que cette entretoise 22 peut être flottante pourvu que la distance libre entre une de ses extrémités et le piston 13 ou la bague 19 soit égale au jeu x prédéterminé quand son autre extrémité s'appuie sur un desdits piston ou bague. Un ressort de rappel 23 est disposé dans l'entretoise 22 et prend appui sur le piston 13 et la bague 19. En fonctionnement, quand le fluide sous pression est introduit dans le cylindre de frein 2 et agit sur le piston 4, celui-ci entraîne, par l'intermédiaire de la tige 6, la semelle -au contact de la roue. Les tiges 15 des pistons 13 entraînent les plateaux d'accouplement 14 et les pistons 13 jusqu'à ce que les entretoises 22 viennent buter contre les bagues 19 après une course x. Les bagues 19 poussent si cela est nécessaire les organes de friction 20 jusqu'à ce que la garniture de friction de la semelle épouse parfaitement la roue à freiner. Quand la pression du fluide hydraulique ou pneumatique disparaît dans le cylindre de frein 2, les ressorts de rappel 23, dont l'effort de compression est inférieur à la réaction de frottement des organes de friction 20 sur les parois internes 12a des alésages cylindriques 12, repoussent les pistons 13 et les plateaux d'accouplement 14 jusqu a ce que ces derniers viennent en butée contre les organes de friction 20. Les tiges 15 liées aux plateaux d'accouplement 14 par les rotules 16 s'immobilisent alors dans une position assurant, entre la roue du véhicule et la semelle de frein correspondante, un jeu constant x égal à la distance entre les entretoises 22 et les bagues 19 ou les pistons 13. Au repos, les organes de friction 20 sont pincés entre les plateaux d'accouplement 14 et les bagues 19 sous la poussée des ressorts defappel23 et aucun effort ne s'exerce les les or- ganes de friction 20, ce qui permet de bénéficier de la réaction de frottement maximum pour maintenir la semelle de frein en position de repos. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, (Figure 2), le dispositif de positionnement automatique de semelle de frein comprend un seul positionneur fixe solidaire du cylindre de frein 2. Un levier 25 est articulé sur l'axe 7 et est relié, d'une part, au palonnier 8 par un accouplement à friction 26 susceptible de glisser dans un évidement 27 ménagé dans le palonnier 8, et, d'autre part, par un axe 28 à une tige 29 d'un piston 30 du positionneur. Ce dernier est constitué par un alésage cylindrique 39 à l'intérieur duquel un cylindre de guidage 31 est sus ceptible de se déplacer sous l'action du piston 30 ; le cylindre de guidage 31 présente à l'extrémité proche du piston 30 une surface d'appui 32, un épaulement externe 33 et un épaulement interne 34.Un plateau d'accouplement 35 est solidaire, d'une part, du piston 30 par n'importe quel moyen tel que vis ou clavette et de la tige 29 au moyen d'une rotule 36 disposée dans un logement 37 prévu dans le plateau d'accouplement 35, ladite rotule 36 étant appliquée constamment contre une butée élastique disposée entre la rotule 36 et le piston 30. Un ressort de rappel 38 prenant appui contre un anneau 38a fixé intérieurement au cylindre de guidage 31 et un siège du plateau d'accouplement 35 permet de repousser le plateau d'accouplement 35 et le piston 30 de façon que lorsque l'effort exercé sur ledit ressort 38 cesse, la face 30a du piston 30 soit à une distance de la surface d'appui 32 égale au n jeu x prédéterminé entre la semelle et la roue à freiner. Dans l'alésage cylindrique fixe 39, préférablement solidaire du cylindre des frein 2, sont disposés des organes de friction 40, par exemple en forme de segments. Ces derniers sont logés autour du cylindre de guidage 31 entre l'épaulement 33 et un anneau 41 claveté sur le cylindre de guidage 31, et appliqués contre la paroi interne dudit alésage cylindrique 39 au moyen de ressorts d'expansion 42. Au cours d'un freinage, la semelle de frein vient en contact avec la roue à freiner sur toute sa surface de friction et s'y maintient grâce à l'accouplement de friction 26 qui bloque le levier 25 dans une position fixe par rapport au palonnier 8. De ce fait, le levier 25 est entraîné parallèlement au piston 4 et la tige 6 dudit piston 4 se déplace donc parallèlement à la tige 29 entraînant un déplacement du plateau d'accouplement 35 contre l'action du ressort de rappel 38 jusqu'à ce que le piston 30 vienne buter contre la surface d'appui 32 du cylindre de guidage 31. Quand la semelle s'use, l'épaulement 33 déplace les organes de friction 40,sans pour autant déplacer l'accouplement à friction 26, car la réaction de frottement de ce dernier est suffisante pour résister à la réaction de frottement exercée par les organes de friction sur l'alésage cylindrique 39 et transmise à la tige 29. Au moment de la suppression de la pression du fluide hydraulique ou- pneumatique dans le cylindre de frein 12, le ressort de rappel 38 exerce un effort sur le piston 30 et entraîne la tige 29 parallèlement à la tige 6, car le couple transmis au levier 25 est insuffisant pour faire pivoter l'accouplement à friction 26.Le recul de la tige 29 se poursuit jusqu'au moment où le plateau d'accouplement 35 vient en butée contre l'épaulement 34, ce qui supprime tout, effort de rappel Les organes de friction 40 sont maintenus dans leur nouvelle position et le piston 30, au repos, se trouve alors à une distance de la surface d'appui 32 égale au jeu x prédéterminé, car les réactions latérales exercées par la roue sur la semelle sont suffisantes pour déplacer l'accouplement à friction, ce qui assure le maintien du parallélisme entre la surface de friction de la semelle et la roue au cours de l'usure de ladite semelle. I1 va de soi que l'on peut, sans modification, inverser les positionneurs des deux cas de figure. En effet leur rôle étant identique, on peut équiper le dispositif représenté à la figure 1 d'un positionneur tel que décrit pour le dispositif représenté à la figure 2 et inversement. REVENDICATIONS Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein, comprenant un palonnier porte-semelle, d'une part, relié au piston d'un cylindre de frein, et, d'autre part, coopérant à au moins une de ses extrémités avec des organes de friction par l'intermédiaire d'au moins un positionneur comportant un alésage dans lequel est susceptible de se déplacer un piston soumis à l'action d'un ressort de rappel, caractérisé en ce que le ou les positionneurs sont fixes et que les organes de friction sont disposés à l'intérieur d'un ou des alésages cylindriques et appliqués contre la ou les parois internes de ce ou de ces derniers au moyen de ressort d'expansion. 20)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un positionneur fixe dans l'alésage cylindrique duquel est logé un cylindre de guidage, les organes de friction étant disposés entre le cylindre de guidage et l'alésage cylindrique et appliqués contre la paroi interne de ce dernier au moyen de ressorts d'expansion, ledit positionneur étant relié au palonnier par l'intermédiaire d'un levier solidaire de la tige du piston du cylindre de frein et articulé, d'une part, sur un accouplement à friction mobile dans un évidement du palonnier, et, autre part, sur la tige du piston du positionneur. Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend deux positionneurs fixes disposés-de part et d'autre du cylindre de frein, chaque- positionneur étant directement articulé sur le palonnier et constitué par une tige à rotule montée dans un plateau d'accouplement relié au piston soumis à l'action du ressort de rappel qui prend appùi, d'une part, sur 1 piston, et, d'autre part, sur une bague annulaire susceptible- de se diplacer sur une portée dudit plateau d'accouplement, les organes de friction étant disposés entre le plateau d'accouplement et la bague annulaire et par une entretoise disposée entre le piston et la bague annulaire, et dont une extrémité est à une distance de la bague annulaire ou du piston égale à la valeur du jeu prédéterminé entre la semelle et la roue 40)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le positionneur comprend un plateau d'accouplement solidaire du piston de positionnement et articulé sur la tige de ce dernier au moyen d'une rotule, ledit plateau d'accouplement étant, en outre, soumis à l'action d'un ressort de rappel disposé autour de la tige à rotule, le ressort de rappel prenant appui sur le plateau d'accouplement et un siège logé dans le cylindre de guidage. 50)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que la face interne du piston de positionnement est à une distance du cylindre de guidage égale à la valeur du jeu prédéterminé entre la semelle et la roue. 60)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce c,ue le ou les alésages cylindriques sont solidaires du cylindre de frein. 70)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un positionneur fixe relié au palonnier par l'intermédiaire d'un levier solidaire de la tige du piston du cylindre de frein et articulé, d'une part, sur un accouplement à friction mobile dans un évidement du palonnier, et, d'autre part, sur la tige du piston de posxtionnetnent, ledit positionneur étant constitué par une tige à rotule montée dans un plateau d'accouplement relié au piston soumis à l'action du ressort de rappel qui prend appui, d'une part, sur le piston de positionnement, et, d'autre part, sur une bague annulaire susceptible de se déplacer sur une portée dudit plateau d'accouplement, les organes de friction étant disposés entre le plateau d'accouplement et la bague annulaire, et par une entretoise disposée entre le piston de positionnement et la bague annulaire et dont une extrémité est à une distance de la bague annulaire ou du piston de positionnement égale à la valeur du jeu prédéterminé entre la semelle et la roue. 80)- Dispositif de positionnement automatique de semelle de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux positionneurs fixes disposés de part et d'autre du cylindre de frein, chaque positionneur étant directement articulé sur le palonnier et constitué par un alésage cylindrique dans lequel est logé un cylindre de guidage, par un plateau d'accouplement solidaire du piston de positionnement et, d'une part, articulé sur la tige de ce dernier au moyen d'une rotule et, d'autre part, soumis à l'action d'un ressort de rappel prenant appui sur le plateau d'accouplement et sur un siège logé dans le cylindre de guidage, et par des organes de friction disposés entre le cylindre de guidage et l'alésage cylindrique, et appliqués contre la paroi interne de ce dernier au moyen de ressorts d'expansion.