Brevet FR2141783A1 — publié le 19730126

La présente invention concerne un frein å disqùe, spécialement prévu pour des appareils de levage, avec un disque de freinage rotatif calé sur son arbre d'accouplement et avec des mâchoires de frein à déplacement axial limité, placées des deux côtés du disque, posées de manière à résister à la torsion par rapport au palier de l'arbre du frein et serrées contre le disque de frein par une force de ressort pendant le freinage, avec des garnitures de frein, ainsi qu'avec un électro-aimant, branché par intermittence, agissant en sens inverse de la force de ressort, pour desserrer les mâchoires du disque de freinage. Dans le dispositif de construction déjà connu antérieurement d'un frein à disque pour appareils de levage, des freins à disque en forme d'étrier employés en construction automobile, sont simplement transformés en remplaçant les cylindres de pression d'huile par des ressorts et en prévoyant des électro-aimants correspondants pour desserrer les freins.Ces électro-aimants supportaient alors, pour décoller les mtchoires, un courant très fort, ce qui provoquait leur surchauffe. Après que le serrage ait eu lieu, le courant de l'électro-aimant devait 8tre obligatoirement réduit au moyen de circuits raffinés et compliqués, à un courant de maintien qui évitait la crainte d'une surchauffe de l'aimant.Abstraction faite de cela, le rendement d'un tel frein classique peut entre au plus amélioré, en ajoutant un étrier supplémentaire à l'étrier usuel, ce qui, non seulement wst cofteux, mais laisse encore en suspens le problème d'un freinage équivalent pour les deux étriers. L'invention a pour but de créer un frein à disque du type décrit dans l'introduction, qui mette pleinement en valeur les avantages du frein à disque, sans devoir effectuer d'importantes dépenses de production et sans devoir prendre en compte les inconvénients du frein à disque classique.En particulier, la possibilité doit également être donnée de pouvoir construire des freins en forme de modules de différentes possibilités en se servant des bonnes caractéristiques de refroidissement du disque, en employant les mêmes pièces préfabriquées, sans pour cela augmenter notablement les dépenses de construction et les prix par rapport au frein à IItchoires classique Un frein à disque selon ltinvention, du type décrit dans l'introduction, est caractérisé en ce que ltélectro-aimant en forme d'anneau concentrique au disque de freinage, est fixe en rotation par rapport au palier de l'axe, mais est monté avec un déplacement axial limité, un disque d'armature utilisé comme mâchoire intérieure entre l'aimant et le disque de freinage, étant fixe en rotation par rapport à l'aimant, mais présentant un déplacement axial limité et une force de rappel, entre le disque d'armature et l'électro-aimant, cherchant à les séparer agit, des mâchoires de frein extérieures reliées solidement avec l'électro-aimant étant prévues sur le côté du disque de freinage qui fait face à ltélectro-aimant. Une force de ressort agit de préférence entre le roulement de l'axe et l'électro-aimant, en poussant l'électro-aimant contre une butée, cette force de à un ressort devant entre plus petite que la force de ressort qui agit entre le disque de l'induit et l'électro-aimant. Ce dernier dispositif présente l'avantage que l'électro-aimant et ainsi les mâchoires extérieures qui lui sont reliées, sont amortis lors du freinage, tandis que pour les mâchoires de frein écartées par l'aimant, l'électro-aimant est pressé contre la butée pour la force de ressort l'éloignant du roulement. Ainsi, un rappel correct de la mfichoire extérieure et du disque est assuré, ce qui permet de diminuer la rayure de la mâchoire par frottement sur le disque. Cette rayure est du reste un des inconvénients du type de construction classique. Un frein à disque selon l'invention, agit naturellement de façon très régulière dans le cas du desserrage grâce à l'aimant en forme d'anneau. Le choix du nombre et de la surface des garnitures de frein et, en tot cas, des mâchoires de frein extérieures permet des variations de lteffica- cité et du rendement du frein. Tant que les forces de ressort sont également changées, différents bobinages dans l'électroaimant peuvent en cas de nécessité entrer en ligne de compte, le même corps d'aimant pouvant trouver malgré tout une utilisation. Même l'adaptation du bobinage n'est pas obligatoirement nécessaire, si on s'en tient à certaines limites. L'effet de freinage régulier d'un frein selon l'invention est relativement facile à réaliser, en définissant simplement et exactement l'espace entre ltélectro- aimant et les mtchoires extérieures de frein, qui lui sont fixées solidement à l'aide par exemple de boulons, de tubes intermédiaires et de rondelles, de sorte que lteffet de serrage n'est plus qu'une fonction de la force de ressort et de sa caractéristique. En principe, un ressort de pression central, concentrique par rapport à l'arbre, entre l'anneau d'induit et l'aimant pourrait être prévu, ce qui cependant, peut favoriser l'apparition de forces de décrochage indésirables et provoquer ainsi des difficultés de dimensionnement, par exemple à cause des tolérances de ressorts.Il est aussi plus difficile de régler la force de freinage, car il serait pratiquement nécessaire de remplacer le ressort par un autre. C'est pourquoi on préfère ménager, dans un espace prévu en forme d'anneau concentrique par rapport à l'axe, des trous se déplaçant de manière axiale, dans lesquels des ressorts de pression répartis régulièrement autour de l'axe peuvent être logés, ressorts qui agissent sur le disque de l'induit. Ces ressorts plus petits (en comparaison à un grand ressort central) sont en soi plus faciles à construire et à maintenir dans des marges de tolérances plus favorables. Une action équilibrée autour de l'anneau peut ainsi être obtenue. Ainsi la force de ressort peut varier en supprimant ou en incorporant des ressorts. l'emploi d'un aimant en forme d'anneau avec des bobinages en forme d'anneau, présente l'avantage de pouvoir renoncer au circuit raffiné, car, non seulement la caractéristique de chaleur, mais encore la force magnétique, par rapport au courant nécessairesont meilleures que pour les autres aimants employés jusqu'alors. Le disque de freinage peut de cette manière être monté en radiateur en vue d'un meilleur refroidissement avant tout dans son domaine médian. le disque à double paroi, monté pratiquement en radiateur dans le domaine extérieur, n'est pas également laissé de c8té. Une mâchoire de frein extérieure adhérant en forme d'anneau ne présente pas d'avantage, mais par contre, des mGchoires de frein extérieures séparées sont prévues, chacune frottant contre un domaine annulaire de frottement du disque de frein et étant reliée solidement par les deux extrémités avec l'électro-aimant. Les différentes mâchoires doivent se déplacer régulièrement autour du centre du disque et perpendiculairement à la direction radiale, où les garnitures doivent recouvrir chacune les surfaces de section circulaire, réglées sur le disque de freinage, sur les mâchoires.Naturellement, il est intéressant de disposer les garnitures des mâchoires qui se trouvent en différents côtés du disque, alignées au-dessus les unes des autres, de sorte que le disque ne soit pas plié au cours du freinage, mais au contraire soit happé à la surface opposée. les mâchoires de frein extérieures de ce type présentent l'avantage d'un meilleur refroidissement du disque et des mâchoires elles-mêmes en comparaison à un anneau. Les garnitures en forme de segment de cercle permettent aussi le refroidissement du disque d'induit. Le corps de ltélectro-aimant est muni, sur sa périphérie de préférence, d'une bride rapportée, qui présente plusieurs trous axiaux. Toutes les conduites entre l'aimant et le palier ainsi qutentre l'aimant et les mâchoires de frein sont amenées à travers ces trous et peuvent même être fixées à l'intérieur. En choisissant convenablement les trous, il est possible d'utiliser le même aimant pour différents nombres de mâchoires de frein extérieures, ce qui peut augmenter encore les possibilités d'adaptation déjà décrites du frein aux différents emplois, en tenant compte de la force de ressort. Un frein à disque conforme à l'invention et représenté à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une figure de face schématique, du c8té qui cache l'aimant, d'un frein à disque - la figure 2 est une vue schématique du frein suivant la ligne Il-Il dans la figure I, - la figure 3 est une vue en coupe schématique selon la ligne III~III dans la figure I. Dans les trois figures les mimes parties sont pourvues des mêmes signes de renvoi. La description se poursuit avec les figures dans leur ensemble, en se rapportant occasionnellement particulièrement à l'une ou l'autre figure. Dans une bride circulaire extérieure 100 du corps 101 de l'électro-aimant 1 en anneau, différents trous disposés sur une circonférence (par exemple B1, B2 dans la figure 3) sont prévus, à travers lesquels passent tous les boulons reliant ensemble les parties non tournantes du frein. Ainsi, grâce aux trois boulons SI, boulons à six pans creux, vissés dans le bottier G du palier 1 de l'arbre des freins W et bloqués par des écrous MI, l'aimant I est solidaire du bottier G, où il peut être déplacé en opposition à la force de ressort FI sur le bottier. les têtes des boulons SI par lesquels la bride 100 est serrée grâce à des ressorts FI dans la position adéquate de freinage représentée, contre l'aimant I mis en circuit, forment une butée pour l'aimant I. Ceci permet d'assurer que les garnitures décrites plus tard ne rayent pas le disque de freinage 2. Dans la coupe selon la figure 3, on reconnatt à l'intérieur du corps IOI de l'aimant I la disposition du bobinage 102, et on peut voir que dans la région de l'ouverture centrale 103 du corps de l'aimant IOI, des trous I04 sont prévus pour des ressorts de pression I05. Ceux-ci appuient contre le disque d'armature 3 de l'aimant en direction du disque de freinage 2, où, selon la position présentée dans les figures 2 et 3, l'aimant I est mis en circuit et les garnitures 4 du disque 3 sont dégagées du disque de freinage 2. Pour que le disque d'armature 3 ne puisse pas tourner, mais puisse se déplacer dans la direction axiale, il possède trois languettes placées à l'extérieur avec, pour chacune, un trou taraudé axial. Dans chaque languette un boulon fileté S2 est vissé et bloqué par un écrou M2 . les boulons S2 tournent librement dans les trous 32 de la bride I00 et sont pourvus de l'autre côté de contre-écrous.Le disque d'induit pourrait aussi être pressé contre le disque de freinage 2 de cette façon dans un circuit intermitLent de l'aimant I, grâce à des ressorts I05, où, en même temps, l'aimant I irait contre les ressorts FI sur les boulons SI du boîtier G, et presserait les deux mâchoires de freinage extérieures 5, solidaires du bottier par les boulons S3, et avec pour chacune une garniture 6, contre l'autre côté du disque de freinage 2. Comme on peut avant tout le recon natte clairement dans la figure 2, chaque boulon S3 est vissé dans un trou semblable aux trous BIS B2 de la figure 3, mais pourvu d'un filetage dans la bride I00 de l'aimant. Au-dessus du boulon 3, des rondelles R sont tout d'abord placées, pour le règlage de l'intervalle et, ensuite, un tube intercalaire RI est glissé, qui bute contre chaque mâchoire 5. Ainsi chaque extrémité de la mâchoire 5 est maintenue par une vis S3 et bloquée au tuyau RI par des écrous taraudés 1%. Il est ainsi aisé de changer les mâchoires 5 et de règles par changement du nombre de rondelles 5 l'intervalle entre les mâchoires 5 et l'aimant I. Comte on le reconnaît clairement dans la figure 3, le disque de freinage 2 est formé en son milieu, d'une étoile de moyeu conique trouée 200 avec des trous 20I et des cannelures d'air radiales, de sorte que le refroidissement est mesuré par la rotation du disque. Le disque de freinage 2 est muni d'un moyeu 207 denté à l'intérieur, avec lequel il est engagé sur une dentelure opposée de l'axe W .jusqu'à buter contre le tube de butée R2 et est fixé avec une rondelle terminal, par un boulon 205, où une goupille de sécurité SI et une plaquette d'arrêt 5W classiques sont prévues. Ainsi, le disque de freinage 2 est facile à 8ter, ce qui facilite le changement du disque d'induit 3, après desserrage des écrous M2 respectiSdmcPt M3. Après desserrage du contre-écrou M3 et dévissage correspondant d'un écrou M3 du boulon S2 (dans les figures 2 et 3 à droite) le disque 3 peut être serré dans la position représentée, également avec un circuit défectueux, de sorte que les mâchoires 5 peuvent aussi être déplacées dans la position représentée. Par ces boulons S et écrous M3, une position ouverte respectivenent une ouverture du frein est ainsi possible en cas de défectuosité de l'aimant ou de panne de courant et pour des travaux d'entretien. Grâce à la disposition simple et en particulier grâce à la conduite atteignant la bride I00 d'une manière quelconque, les parties de freinage fixes par rapport au mouvement rotatif se laissent encastrer de façon précise, la mise en place par rapport au carter G, à l'arbre W et au disque de freinage W étant naturellement aussi possible. Comme on peut le voir surtout dans les figures i et 2, le disque de freinage W est largement libre latéralement et vers le haut, ce qui serait encore le cas si, à la place des deux mâchoires extérieures parallèles 5, par exemple, trois mâchoires extérieures étaient disposées en un triangle équilatéral. Ainsi les différentes mâchoires 5 du type représenté en forme de traverse ont l'avantage de pouvoir recevoir des garnitures de forme courbe qui se montrent particu lièrement utiles et efficaces. Elles permettent également une répartition intéressante des différences de pression. On utilise aussi de façon avantageuse sur le disque 3 des garnitures 6 correspondant exactement aux garnitures 4 de forme courbe. Des garnitures avec une assez mauvaise conductibilité thermique sont de préférence utilisées comme garnitures 4 sur le disque 3, afin qu'un échauffement trop important du disque ne se déclare pas, qui pourrait peut-être ensuite Btre transmis à l'aimant I. Par contre, les m & hoires 3 peuvent être munies de garnitures 6 ayant une meilleure conduction, dans le cas où cela appratt nécessaire. Il est également possible, gracie à un choix différen-cié des garnitures intérieures et extérieures, de contrôler l'usure et d'influencer l'effet de freinage. Il peut y avoir un avantage, par exemple, à ce que les garnitures intérieures 4 soient beaucoup moins usées que les garnitures extérieures 6, qui peuvent atteindre ainsi un effet de freinage plus important. Les garnitures extérieures sont naturellement plus faciles à changer. Ainsi l'influence de lteffet de freinage peut être choisie pour différentes vitesses de rotation. Mime si, pour la forme de réalisation représentée, le changement de garniture est effectué par un changement du disque 3 et des mâchoires 5, et meme si des garnitures collées sont ainsi utilisées, le remplacement d'autres garnitures est possible, par exemple gracie à un support de garniture interchangeable fixé au disque et/ou aux mâchoires 5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et reprénen- té et à partir duquel on pourra prévoir d'autres mode de réalisation, sans pour cela sortir du cafre de l'invention. PVENPIC ATI ONS 10) Frein à disque, avec un disque de freinage rotatif calé sur son arbre d'accouplement et avec des mâchoires de frein à déplacement axial limité des deux côtés du disque, montées de manière à résister à la torsion par rapport au palier de l'arbre du frein, et serrées contre le disque de freinage par une foce de ressort pendant le freinage, ainsi qu'avec un électro-aimant, branché par moments, agissant en sens inverse de la force de ressort, pour desserrer les m%choires, caractérisé en ce que ltélectro-aimant de desserrage en forme d'anneau, concentrique au disque de freinage, est solidaire en rotation du palier de l'axe mais avec déplacement axial limité, un disque d'armature ltilisé comme mÉicoire intérieure étant disposé entre l'aimant et le disque de freinage, fixe en rotation par rapport à l'aimant, mais présentant un déplacement axial limité, une force de ressort agissant entre le disque d'armatures et l'électro-aimant pour les séparer des mEchoires de frein extérieures, reliées solidement avec l'électro-aimant, étant prévues sur le côté du disque de freinage qui fait face à ltélectro-aimant. 20) Frein à disque selon la revendication I, caractérisé en ce que l'électro-aimant se trouve sous l'influence d'une force de ressort, qui le pousse du roulement de l'axe vers une butée. 30) Frein à disque selon l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que la force de ressort agissant entre l'électro-aimant et le disque d'armature est plus grande que la force de ressort qui agit entre ltélectro-aimant et le palier de l'axe. 40) Frein à disque selon la revendication I, caractérisé en ce que les garnitures de frein recouvrent des domaines en forme de section de cercle sur les må- choires de frein. 50) Frein à disque selon la revendication I, caractérisé en ce que les mâchoires extérieures de frein forment des rainures réparties régulièrement autour du centre du disque de freinage et allant verticalement dans la direction radiale du disque de freinage, chaque mâchoire de frein étant reliée solidement par les deux extrémités avec llélectro-aimant, et recouvrant une partie de l'anneau de frottement du disque de freinage. 60) Frein à disque selon la revendication I, caractérisé en ce que la partie médiane du disque de freinage peut fonctionner comme radiateur. 70) Frein à disque selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que sur le corps de 1' électro-aimant une bride rapportée extérieure avec des trous axiaux. est prévue pour toutes les parties, par exemple des boulons, reliant les mâchoires de l'aimant et ces mâchoires respectivement au palier de l'arbre du disque de freinage.