Brevet FR2266625A1 — publié le 19751031

La pressente invention concerne les freins à disque à expansion axiale à frottement destinés a être montés sur des essieux de véhicules ferroviaires. D'une manière générale, un tel frein comporte un rotor ayant deux faces de frottement en regard l'une de l'autre destinées à coopérer avec un organe de freinage fixe à expansion axiale. Dans les freins que vise llinvention l'organe de freinage fixe est composé dtau moins un cylindre sans fond dans lequel coulissent deux pistons destines à appliquer deux garnitures de frottement contre les faces de frottement du rotor sous l'action de la pression itun fluide, de préférence de litai; qui est mis en communication avec la chambre du cylindre au moment choisi pour le freinage. Il est nécessaireS pour les usages ferroviaires, d'associer à ce frein principal lit n à émission de fluide " un frein secondaire ou n frein de parking n à commande mécanique destine à immobiliser le véhicule en lXabsence de la source de fluide. Dans les freins du type décrit ci-dessus on a deja proposé des systèmes de frein de parking utilisant soit les faces de frottement principales du rotor soit une expansion latérale du rotor s'étandant à l'extérieur de celui-ci.Dans le premier cas les moyens mécaniques mis en oeuvre sont rendus complexes par le fait qu'ils doivent tenir compte de la possibilité d'un mouvement relatif pendant que le frein de parking est serré entre le rotor dont la hauteur est constante au dessus du sol et les moyens mécaniques euxmêmes suspendus à une portion du bogie ou de la caisse dont la hauteur varie avec la charge du véhicule, ces moyens mécanigues constituent pratiquement un deuxième frein dont le dessin est difficilement co-nciliaS ble avec le premier. Pans le deuxième cas l'expansion latérale gêne le système de ventilation généralement préau sur les faces extérieures du rotor. La pressente invention permet de simplifier l'agencement du frein de parking ; elle utilise les tranches périphériques du rotor comme surfaces de frottement et en combinaison des oreilles portées par l1or- gane de freinage principal et les moyens de suspension de cet organe lui-ntme. Un autre but de l'invention est de proposer pour l'étanchéïté des cylindres de freinage avec les pistons un système de joints toriques simple et efficace assurant en même temps l'anti-retour des pistons Un autre but de l'invention est de proposer en combinaison avec le système desdits joints un moyen de contrôle de l'usure des garnitures. Un quatrième but de l'invention est de proposer un moyen de fixation du rotor sur l'essieu moins couteaux ne le frettas sur une ou deux portées de calage spécialement usinées à cet effet sur l'essieu ce moyen consiste à prévoir le centrage du rotor sur l'essieu par des bages fendues ou en deux morceaux et le blocage pour une résine synthéti que polymérisable sous l'faction d'un durcisseur. Ce procédé évite les contraintes de frettage dans l'essieu et permet de réduire le diamètre des portées correspondantes, voire de les supprimer. Stintention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une urle partielle en coupe médians d'un frein selon l'invention plus particulièrement adapté à un bogie de voiture de voyageurs La figure 2 est une vue en coupe par un plan horizontal A-A du frein de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe médiane d'un frein selon llin- Invention plus particulièrement adapté à un bogie de Wagon à marchandises. La figure 4 est une vue en coupe partielle par un plan horizontal B-B du frein de la figure 3 dans laquelle l'échelle du dessin a été agrandie deux fois. La figure 5 est une vue en coupe par un plan diamztral d'un rotor monté sur un essieu selon l'invention en deux parties. La figure 6 est une vue en coupe diamétrale d'un rotor en une seule partie monté sur un essieu selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent un frein a quatre cylindres ajour bogie de voiture. Le rotor est en deux parties la et lb frettées sur les portées de calage 19a et 19b de l'essieu 2 par nontage à force. Chaque partie la et lb forme un disque de freinage dont la face extérieun re porte des ailettes 16a et lb pour le refroidissement. Entre ces disques est disposé un organe de freinage 5 suspendu à la traverse tubulaire 3 du bogie par l'intermédiaire de la console soudée 4, de la chape 20 fixée par l'écrou 21 et de l'axe 7 qui tourillonne dans une oreille 6 de ltorgane 5. L'organe 5 peut se relever pour changement des garnitures usées par pivotement autour de l'axe 7, il est maintenu en position de freinage par l'intermédiaire de la biellette 10 rattachée à l'oreille 8 de l'organe 5 par 1'2xe 9 et à une oreille soudée sur le tube 3 par une deuxième biellette 11 stries axes t2 et 13.Les cylindres sont alimentés en air comprimé pour le freinage principal par l'orifice 14 et peuvent entre purgés par un orifice inférieur 15. Deux oreilles 16a et lob venant de fonderie avec l'organe 5 portent des garnitures de frottement 17a et 17b su regard d'un secteur vertical de la périphérie 40. des disques la et lb. Ces garnitures peuvent entrer en contact avec les disques pour inmsobiliser à llarrêt l'essieu 2 par action sur la biellette Il ans le sens de la flêche ; l'organe 5 pivote alors autour de ltaze 7 et transmet lteffort air garnitures 17 par les oreilles 16.Le secteur angulaire de contact des garnitures avec les tranches 40 est réduit le nanière que le mouvement de haut en bas de la suspension du bogie ne soit pas contrarié par un effet enveloppant des garnitures qui ont leurs faces de frottement dans un plan sensiblement vertical. ltorganisatior interne des pistons de freinage est la rXêse que celle représentee sur la figure 4. Les figures 3 et 4 représentent un frein a J cylindres connu plus particulièrement pour bogie de wagon chargé à 20 Tonnes par essieu où lton monte un seul de ces freins par essieu. i'agencenent et la fia- tion du rotor en deux parties sont les mêmes que ceux des figures 1 et2. L'organe de freinage est conposé de deux blocs séparés 51 et 52 à trois cylindres chacun alimentés en air par les orifices 141 et 142 et purgés par les orifices inférieurs 151 et 152 dont les bouchons ne sont-pas représentés. Les blocs 51 et 52 sont suspendus à une traverse 3 du bogie par l'intermédiaire de fers soudés 4, d'un biellette commune 22 dont l'axe supérieur 23 tourillonne dans les fers 4 et l'axe inférieur 24 arrêté transversalement par les oirclips 25 est fendu à chacune de ses extrtmités pour recevoir les oreilles 61 et 62 des blocs 51 et 52 qui tournent autour des axes 71 et 72 et peuvent ainsi être relevés pour échange des garnitures 29.Les deux blocs sont maintenus en position de travail par la tale d'acier 32 fixée par des vis 34 sous des portées usinées à la base des blocs 51 et 52. Le bloc 52 porte des oreilles 16a et 16b équipées de garnitures 17a et 17b pour entrer en contact avec- la tranche 40 des disques en vue de l'immobilisation du wagon.Cet effet est obtenu en appliquant un effort dans le sens de la floche à la t8'e 32 qui se déforme et laisse pivoter l'ensemble des deux blocs autour des axes 71 et 72. Lorsque l'on relache l'effort, la tale 32 joue le rôle de ressort de rappel et les blocs reprennent leur position. La suspension à biellette est nécessaire car les possibilités de débattement transversal de la suspension des bogies de wagons est de l'ordre de grandeur de plus ou moins 10 MM et ne peut pas outre absorbée seulement par le recul des pistons dans les cylindres. Les pistons sont réalisés en garniture de frottement 29 et sont creux pour permettre les dilatations, ils portent à I arrière une bague métallique 27 de préférence en aluminiun où sont disposés deux joints toriques d'étanchétté 26 ; la bague 27 porte une extension plus mince 28 destinée à apparaitre en fin d'usure des pistons et à signaler ainsi qu'il est temps de procéder à l'échange dez pistons tout en permettant une réserve d'usure.Un joint torique 31 identique aux joints oú protège l'entrée des cylindres, il est maintern en place ainsi que ceux dez axtres cylindres par une tôle 30 vissée dans le bloc par des vis non représentées, un chenfrein usiné à 45 environ à l'entréc des cylindres en fin d'allogn reçcit le joint 31 et provoque un effet de coincement lorsque le piston est sollicité verz l'intérieur in cylindre. Les figures 5 et 6 représentent un mode de fixation nouveau de deux notes le gorge annnlains sur des essieux de véhicule ferroviaire. Le de la figure 5 est en deux parties et celui de la figure 5 est d'une celule pièce. Les essieux 2 ont une portée de calage 35 pour la roue qui est frettée selon une méthode conventionelle, les rotors sont clérés avec un minage à gros traits à un diamètré légèrement supérieur de celui de la portée 35, ils sont centrés sur lèssien par des bagues fondues 36 et ils sont bloqués par une résine durcie 36 qui e été coulée par les orifices 37. Les surfaces en regard dans les alésages aont, pour le retour au deux parties de l'ordre de 40.000 mm (diamétre de l'essieu 153 mm et longueur de portée entre bagues: 20mm) et les résines du type epoxyder peuvent supporter des charges de l'ordre de 1 kg par mm soit 40 Tonnes pour l'alésage ce qui représente 10 fois le couple l'effort de poussée maximum du frein et anviron aussi 10 fois le couple nécessaire.Les essais de ce mode de fixation out été jusqu'ici des échecs car les résines utilisssees sont des isolants thermiques et il se erée un gradient thermique important entre le soyeu chauffé par le disque et l'essieu qui reste froid le moyen se dilate alors et la résine ne peut pas assurer cetta dilatation car les joints de résine utilisés étaient trop minces; en effet, une différence de température de 100 C au niveau de l'alésage conduit pour une fonte à graphite sphéroïdal à une segmenttion de 0,1 mm au rayon qui représente un allongement de 10 pour un joint de colle de 1mm. Dans le cadre de l'invention le joint de récine a une épaisseur de 20mm environ et doit donc subir un allongement de 3,5 par 100 C de différence de témperature entre nayon et essieu ce qui est compatible avec des résinen du commerce même assez chargées en charges minérale pour en augmenter la conductivité. Les température de pointe supportées par ces résines sont de l'ordre de 200 C ce qui représente une marge de sécurité pour la plupart des cas d'utilisation. Le démontage des rotors se fait par chauffage au chalumeau ou par induction des moyeux. Outre une économie de prix sur le poids des essieux et sur les usinages, cette solution rend pratiquement négligeables les containtes dans l'essieu. REVENDICATIONS 1. Frein à disque à expansion axiale pour essieux de véhicules ferroviaires du genre comportant un rotor à deux faces de frottement en regard l'une de l'autre destinées à coopérer en frottement avec un organe de freinage fixe à expansion axiale ledit organe comportant au noins un cylindre sans fond dans lequel coulissent deux pistons destinés à appliquer deux garnitures de frottement contre les faces de frottement dudit rotor sous l'action de la pression d'un fluide mis en communication avec la chambre dudit cylindre Un tel frein caractérise, en ce que ledit organe comporte au moins un bloc dans lequel sont disposés le ou lesdits cylindres lequel bloc est articulé à pivot parallèle à l'axe du rotor et comporte en outre au moins une oreille adaptée à recevoir une garniture re de frottement pour coopérer avec la périphérie des disques du rotor par rotation dudit bloc autour dudit pivot pour freinage de parking. 2. Frein à disque suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ltorgane de freinage comporte deux blocs articulés à pivots parallèles à l'axe du rotor situés à la partie supérieure des blocs, lesdits pivots réunissant en outre les deux blocs par l'intermédiaire de l'axe inférieur dtune biellette de suspension, lesdits blocs étant situés de chaque coté de l'essieu à freiner et étant réunis à leur partie inférieure par une t81e élastique jouant le rôle de ressort de rappel en position et permettant le pivotement des blocs autour des pivots pour freinage de parking. 3. Frein à disque suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'étanchéïté de chaque cylindre aux poussières extérieures est assu- rée par un joint torique enfilé sur le piston et plaqué contre un chanfrein usiné à l'entrée du cylindre par une tale vissée dans ledit bloc. 4. Frein à disque suivant la revendication Z t caractérisé en ce que les joints d'étanchéité à la pression du fluide de commande des pistons sont montés dans au moins une gorge usinée dans une bague de métal mou comme de l'aluminium, ladite bague étant située à l'arrière du piston du o8té de la chambre du cylindre et comportant en outre une extension mince autour de la garniture de frottement constituant la partie avant du piston ladite extension tétant destinée à apparaStre à l'extérieur du cylindre agrès usure partielle de la garniture et à frotter contre les faces du rotor sans les abîmer. Su frein à disque à expansion axiale pour essieux de véhicules ferroviaires caractérisé en ce que le rotor est rendu solidaire de l'essieu par l}interaédiaire d'sone couronne de résine synthétique poly- métrisable dont l'épaisseur est au noins lQ du diamètre.