Brevet FR2281860A1 — publié le 19760312

La présente invention concerne un cylindre de commande de freins pour véhicules routiers. Plus précisément l'invention a pour objet un cylindre du genre divisé en deux compartiments qui eontiennent chacun un piston. Le premier piston est relié à une tige d'actionnement des freins tandis que le second piston maintient des ressorts sous compression trace à du gaz comprimé entre le second piston et le premier compartiment. Le second piston porte une tige centrale qui peut coulisser à travers une cloison de séparation des deux compartiments. De ce fait, quand on chasse du gaz comprimé à l'extérieur du second compartiment, les ressorts se détendent et poussent les deux pistons, ce qui actionne les freins. Dans une réalisation connue, le premier piston est recouvert sur l'une de ses faces par une membrane élastique dite "diaphragmet, encastrée à sa périphérie de manière étanche dans la paroi du cylindre. La tige d'actionnement est reliée à un levier dont le basculement déclenche le serrage des freins. Le diaphragme petit être remplacé de façon conne par une garniture étanche entourant le piston. La course utile de la tige est limitée par la section efficace du diaphragme qui dé croit rapidement. En général la course utile pour un cylindre à diaphragme ne dépasse pas 40 millimètres environ. Dans les cylindres à ressorts, l'effort de ceux-ci décroît rapidement en fonction de la course, ce qui limite en pratique la course utile à environ 55 ou 60 millimètres. Ces courses utiles sont insuffisantes pour compenser 1' usure progressive des garnitures des freins, ce qui oblige les utilisateurs à faire exécuter des ré-glages relativement\Nfréquents et onéreux afin de garantir un freinage efficace On connaît un système de réglage automatique du levier de commande des freins au moyen de cannelures qui entraînent une came interposée entre le levier et les stchoires des freins. Ce système extérieur au cylindre doit être adapté spécifiquement à chaque type de frein et il est de ce fait très onéreux. En outre ce système présente un encombrement gênant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un cylindre muni d'un dispositif assurant de manière économique le réglage automatique de la course de la tige de commande à la valeur nécessaire, sans accroissement sensible de l'encombrement du cylindre. Le cylindre de commande de freins pour véhicules routiers, objet de l'invention, comporte un piston associé à une tige axiale capable de transmettre la poussée du piston un levier de commande des freins, et un organe de rappel du piston en position de repos disposé coaxialement à la tige. Suivant l'invention, le cylindre est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens mécaniques pour augmenter automatiquement d'une certaine grandeur la course utile de la tige lorsque le piston dépasse une position prédéterminée de sa course dans le cylindre. Suivant un mode de réalisation préféré, lesdits moyens comprennent un relais mécanique assurant la détection de ladite position prédéterminée et un dispositif automatique d'allongement de la course de la tige qui peut être déclenché par le relais pour ladite valeur prédéterminée de la course de la tige. La valeur prédéterminée précitée correspond en pratique à la position de la tige de commande en fin de course normale, avant que les garnitures des freins aient subi une usure appréciable. Lorsque les garnitures sont usées de manière notable, le freinage en fin de course est insuffisant. Le relais détecte cette insuffisance et déclenche le dispositif automatique. Suivant un mode particulier d'exécution de l'invention, le relais mécanique comporte une douille coaxiale 'a la tige de commande et munie de deux collerettes annulaires terminales pouvant coopérer avec une butée fixe qui est interposée entre les collerettes et qui est solidaire du cylindre, et-la,partie terminale de la douille Ia plus proche du piston présente une gorge annulaire intérieure placée en regard d'un jonc qui est logé dans une cannelure d'une crémaillère ménagée sur la périphérie de la tige de commande, et qui fait saillie 'a l'extérieur de cette cannelure. Comme on le sait, un jonc est constitué par une bague ouverte dont les extrémités peuvent être écartées élastiquement. Quand les garnitures des freins ont subi une usure appréciable et que la tige arrive en fin de course normale, celle-ci tend à poursuivre sa course un peu plus avant par suite de la résistance insuffisante qui lui est opposée. Corrélativement la collerette la plus proche du piston est arrêtée par la butée fixe, de sorte que la douille pousse le jonc dans la cannelure voisine en direction du piston. Ce passage est rendu possible par l'élasticité du jonc dont les extrémités s'écartent. le recul du jonc d'un cran est alors transmis à la tige par rapport au cylindre par un système comparable qui sera décrit plus loin en détail. Au terme de ces opérations, la tige de commande s'est éeartée d'une cannelure par rapport au piston, sa course étant consécutivement allongée d'autant. D'autres particularités et avantages de 11 invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté deux modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est un schéma simplifié montrant un cylindre de commande de freins conforme à l'invention, associé à un système de serrage des mtchoires d'un frein. la figure 2 est une coupe axiale à échelle agrandie du cylindre de commande de la figure 1. la figure 3 est une coupe transversale suivant III-III de la figure 2. les figures 4 à 6 sont des demi-coupes partielles avec arrachements du cylindre de la figure 2 et montrent les positions successives du dispositif prévu par l'invention pendant un cycle de freinage normal, avant usure appréciable des garnitures de freins. les figures 7 à 10 sont des vues similaires aux figures 4 à6 montrant les étapes suecessives de la mise en oeuvre du dispositif prévu par l'invention quand les garnitures de freins ont subi une usure suffisante. la figure il est une coupe partielle à grande échelle de la dolt;11e et de la crémaillère. la figure 12 est une coupe partielle dans le plan de la figure 2 d'une variante d'exécution du cylindre conforme à l'invention. En se reportant à la figure t, on voit un cylindre 1 qui assure la commande des mâchoires 2 d'un frein sur une roue 3 d'un véhicule routier par l'intermédiaire d'une tige 4 coaxiale au cylindre 1 et d'un levier 5 articulé sur la tige 4. Le levier 5 peut tourner, en entraînant de manière connue une came 7 qui déclenche le serrage des mâchoires 2 quand le levier 5 exécute une rotation dans le sens de la flèche 1. Le cylindre 1 est divisé en deux compartiments la et lb par une cloison médiane 8, un piston 6 étant disposé dans le compartiment la associé à la tige 4, celle-ci étant solidaire du piston 6. Le compartiment lb contient des ressorts 9 qui exercent une sollicitation élastique contre un piston 11 solidaire d'une tige centrale 12 qui traverse la cloison 8 de manière étanche. Le volume compris entre la cloison 8 et le piston 11 est rempli d'air comprimé qui maintient le piston 11 contre les ressorts 9 en comprimant ceux-ci. Dans la position représentée à la figure 1, les mâchoires 2 sont desserrées. Quand le conducteur du véhicule veut immobiliser le véhicule, il déclenche une évacuation d'air comprimé à l'extérieur du compartiment lb. De ce fait les ressorts 9 se détendent et poussent le piston 11 qui à son tour pousse le piston 6 par l'intermédiaire de la tige 12. La tige de commande 4 et le levier 5 déclenchent alors le serrage des mâchoires 2. On décrira maintenant le compartiment la du cylindre 1 qui fait plus spécialement l'objet de l'invention, en se référant particulièrement aux figures 2 à 11. Le compartiment la est réalisé par l'assemblage d'une pièce cylindrique 13 et d'une pièce sensiblement tronconique 14 qui constitue un prolongement du compartiment lb. La pièce tronconique 14 a une section croissante vers la pièce cylindrique 13 avec laquelle elle est solidarirée au moyen de demi-colliers 15 répartis sur la périphérie du compartiment la. Les demi-colliers 15 sont fixés par exemple au moyen de toulons. La pièce 13 comporte un fond 16 percé d'une ouverture centrale 17 dans laquelle peut coulisser la tige axiale 4 en correspondance avec le piston 6. Celui-ci a une section pratiquement égale à la plus petite section de la pièce tronconique 14. Du côté du compartiment lb, il est.recouvert par une membrane élastique ou 1'diaphragme" 18 encastrée par sa périphérie entre les pièces 13 et 14. Le diaphragme 18 est solidaire du piston 6 dont il limite la course. Un organe de rappel du piston 6 constitué par un ressort 19 coaxial à la tige 4 maintient le piston 6 dans sa position de repos (position représentée à la figure 2) quand le cylindre 1 n'est pas actionné. Quand le conducteur freine en cours de route, de l'air comprimé est admis, de manière connue en elle-m8me, entre le diaphragme 18 et la cloison de séparation 8. Conformément à l'invention, le cylindre 1 comprend des moyens pour augmenter automatiquement d'une certaine grandeur la course utile de la tige 4 au fur et à mesure de l'usure des garnitures des mâchoires de freins 2. Dans l'exemple représenté, ces moyens sont constitués de la manière suivante Une douille 21 est montée coaxialement à la tige 4, et elle' s'étend de part et d'autre de l'ouverture centrale 17 quand le piston 6 est en position de repos (figure 2). La douille 21 est munie de deux collerettes annulaires terminales 22 et 23 qui peuvent coopérer avec une butée fixe 24 interposée entre les collerettes 22, 23 et solidaire re de la pièce 13. La tige 4 es'4 engagée dans un trou borgne qui est ménagé dans I 'extrémité 25a d'une crémaillère 25 qui si étend approximative- ment du piston 6 jusqutà l'ouverture centrale t7 quand le piston 6 est en position de repos (figure 2-). La douille 25 et la crémaillère 25 sont dimensionnées de façon que la douille 21 puisse se déplacer à coulisse autour de la crémaillère 25. Le dispositif conforme à l'invention comprend autre part un manchon 26 qui entoure la crémaillère 25 et qui est solidaire du piston 6 à l'une de ses extrémités. Cette solidarisation est assurée dans l'-exemple considéré par un cordon de soudure 27 mais elle peut entre réalisée par tout autre moyen, notamment par l'intermédiaire d'une rondelle vissée coaxiale au manchon 26 et soudée au piston 6. La partie terminale de la douille 21 la plus proche du piston 6, c'est-à-dire la collerette 22, présente une gorge annulaire intérieure 28 (figure 11) placée en regard d'un jonc 29 logé dans une des cannelures 31 de la crémaillère 25. Les cannelures 31 et le jonc 29 sont dimensionnés de façon que le jonc 31 fasse saillie en-dehors de la cannelure 31 quand il est enserré sur le fond de celle-ci. Les cannelures 31 sont séparées par des méplats annulaires 32 (voir figures 4, 11) dont les bords dirigés vers le piston 6 forment des arêtes circulaires 33 au-dessus de parois adjacentes 34 fortement inclinées. Les parois 34 sont prolongées vers les méplats 32 par des parois 35 plus faiblement inclinées. Le bord de la gorge 28 le plus proche du piston 6 présente une section incurvée 36 (figure 11) qui correspond à la section en regard du jonc 290 Du caté opposé au piston 6, la paroi 37 de la gorge 28 est pratiquement plane, son bord venant affleurer le méplat adjacent 32 et la partie en saillie du jonc 29. Lagorge 28 comporte enfin un renfoncement médian 39 dont le diamètre est suffisant pour que le jonc 29 puisse s'y loger quand il enserre un méplat 32. Une lumière transversale 50 traversée par les branches en saillie 29a du jonc 29 est ménagée dans la douille 21. Similairement une gorge 38 est ménagée dans l'extrémité du manchon 26 opposée au piston 6. La gorge 38 peut eoopérer avec un jonc 41 similaire au jonc 29 et mis en place dans une cannelure 31 en regard de la gorge 38. A cet effet la gorge 38 présente du cBtB du piston 6 un bord incurvé 42 (figure 4) adapté à la partie en regard du jonc 41. Le bord 42 est raccordé à un renfoncement médian annulaire 43 luimême terminé par une paroi plane 44 semblable à la paroi 37 de la gorge 28. Le jonc 41 fait -saillie à l'extérieur de sa cannelure 31 de logement, comme le jonc 29, et ses branches traversent une lumière 60 ménagée dans le manchon 26 similairement à la lumière 50. Dans la réalisation représentée aux figures 2 à 10 la butée fixe 24 est constituée par une saillie annulaire d'un cerclage 45 fixé extérieurement au fond 16 par un système boulons 46-écrous 47. Suivant une particularité de l'invention, la collerette 23 de la douille 21 fait partie d'une bague rapportée à l'extrémité de la douille 21 par exemple par vissage (comme représenté sur la figure 4). Un soufflet 48 fixé au cerclage entoure la douille 21 et ltextrémité lisse 25a de la crémaillère 25 pour préserver ces organes de l'infiltration de poussières. On décrira maintenant en référence aux figures 4 à 10 le fonctionnement du dispositif automatique d'allongement de la course de la tige 4 conforme à l'invention. En position de repos (Figure 4) le piston 6 est maintenu au voisinage du compartiment lb par la sollicitation du ressort de rappel 19 qui s'appuie sur le fond 16. Cette sollicitation est symbolisée par la flèche F. La crémaillère 25 est pratiquement au contact du piston 6, le jonc 41 est situé en regard du renfoncement 43, la collerette 23 est placée près de la butée 24, et le bord incurvé 36 est en appui sur le jonc 29. Le cycle de freinage normal se déroule comme suit : de l'air comprimé est admis entre le diaphragme 18 et la cloison 8, le piston 6 se déplace suivant la flèche G. De ce fait le piston 6 entraîne le manchon 26, la crémaillère 25 et la douille 21 en translation dans le sens de la flèche G. La fin de la course qui est prédéterminée compte tenu de la section efficace du diaphragme 18 est représentée figure 5. La course normale est légèrement inférieure à la distance x entre les collerettes 22 et 23, de sorte que la collerette 22 se trouve située près de la butée 24. Lorsque les garnitures de freins commencent à être usées de manière notable, le freinage devient insuffisant à la fin d'une course normale de la tige 4 et un jeu est créé. La tige 4 ne rencontre donc plus de résistance suffisante pour llarr8ter et elle tend à-continuer d'avancer sous la poussée du piston 6. De ce fait, la collerette 22 vient s'arreter contre la butée 24 (figure 6) et la paroi plane 37 de la gorge 28 pousse le jonc 29 sur la paroi faiblement inclinée 35 de la cannelure 31. Les branches 29a du jonc 29 s'écartent élastiquement, et le jonc 29 franchit le méplat 32 en pénétrant dans le renfoncement annulaire 39 (flèche H, figures 6 et 7). Le jonc 29 vient alors se loger dans la cannelure 31 suivante en direction du piston 6. Pendant la course retour, la douille 21 reprend par rapport au jonc 29 sa position de la figure 5. Peu avant la fin de la course retour, quand la butée 24 arrete la collerette terminale 23 (figure 8), la crémaillère 25 est corrélativement arretée par la douille 2i dont le bord incurvé 36 vient s'appliquer contre le jonc 29 en le bloquant dans sa cannelure 31. -Le ressort de rappel 19 continue à solliciter le piston 6 dans le sens de la flèche F, de sorte que la paroi plane 44 de la gorge 38 pousse le jonc 41 vers le piston 6 jusque sur un méplat 32 (figure 8). Le jonc 41 remplit alors pratiquement le renfoncement 43, puis il descend dans la cannelure 31 suivante en direction du piston 6 (flèche K, figure 8). La crémaillère 25 a alors été déplacée de la largeur y d'une cannelure 31 par rapport au piston 6 sous l'action de retenue de la douille 21. En fin de course, la crémaillère 25 est donc décalée par rapport au piston 6 d'une distance y (figure 9) égale à la largeur d'une cannelure 31. Lorsqu'un nouveau cycle de freinage commence (figure 10), le piston 6 déplace le manchon 26 par rapport à la crémaillère 25, et le bord incurvé 36 de la gorge 38 s'applique à nouveau sur le jOllC 41 en entraînant la crémaillère 25. La course utile de la tige 4 est donc maintenant allongée d'une -sdistance y - z, z étant l'intervalle entre le renfoncement médian 43 de la gorge 38 et son bord incurvé 42 (figures9 et 10). De ce fait, le jeu créé par l'usure des garnitures est rattrapé. Le processus peut répéter autant de fois qu'on a prévu de cannelures 31, dans la mesure où le passage de la première à la dernière cannelure 31 correspond à une usure totale des garnitures des mâchoires 2. A chaque étape, la course utile de la tige 4 est alors augmentée de la largeur d'une cannelure 31. Le levier de commande 5 (figure 1) est à chaque décalage d'une cannelure 31 repoussé de plus en plus loin en fin de course. La position extrême 5a correspond au passage à la dernière cannelure 31 et à l'usure complète des garnitures des freins. La douille 21 et la crémaillère 25 constituent ainsi un relais mécanique assurant la détection d'une valeur prédéterminée de la course de la tige 4 correspondant à un freinage insuffisant. En pratique cette valeur prédéterminée est celle de la fin de course normale avant qu'une usure appréciable des garnitures de freinage ait provoqué un jeu. Complémentairement la manchon 26 associé à la crémaillère forme un dispositif automatique assurant l'allongement de la course dela tige 4 après déclenchement par le relais mécanique précité, lorsque ladite valeur prédéterminée a été détectée. Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage considérable de permettre le réglage automatique de la course utile de la tige 4 de commande, au fur et à mesure de l'usure des garnitures des freins. L'encombrement corrélatif est très faible, la course utile de la tige 4 pouvant enpratique entre portée 'a 80-mm environ avec le dispositif 'a diaphragme décrit. Un cylindre de freins classique peut etre réalisé conforme- ment à l'invention sans difficulté technique particulière et sans augmentation de coat appréciable. La réalisation de ce dispositif ne fait en effet appel qu'à des techniques eonnues de décolletage, de soudure électrique et à l'utilisation de ressorts ordinaires. L'invention permet également d'améliorer la stabilité des véhicules, car les freins gauche et droit d'un même essieu subissent alors des efforts plus uniformes. Cet åvantage est obtenu aussi bien avec des cylindres à diaphragme qu'avec des cylindres à ressorts qui sont utilisés dans une fourchette d'efforts réduite. Le coût d'un cylindre à diaphragme et à ressorts peut être considérablement réduit puisque la course utile des ressorts peut être ramenée sensiblement à celle du diaphragme. De meme on peut réduire substantiellement la course et l'encombrement des cylindres simples à ressorts généralement utilisés pour le parcage des véhicules. Ces cylindres ont en effet une course très élevée (100 mm environ) lorsqu'ils ne sont pas munis de dispositifs de réglage. Dans la forme d'exécution de l'invention représentée à la figure 12, la butée fixe 49 fait partie d'un cerclage 51 qui est fixé intérieurement au compartiment la, autour de l'ouverture centrale 17. La douille 52 comporte une collerette terminale 53 qui est aménagée au-delà de la gorge annulaire 54 en direction du piston 6. Un joint d'étanchéité 55 est encastré autour de la tige 4 près de la seconde collerette terminale 56. La tige 4 est solidarisée avec la collerette 25 au moyen d'un écrou 58. Bien entendu l'invention n1 est pas limitée aux réalisations décrites et peut comporter de nombreuses variantes d'exécution. Les douilles 21, 52, le manchon 26, lla butée fixe 24 ou 49, et la crémaillère 25 peuvent être réalisés de toute autre façon appropriée dans la mesure où les fonctions de relais mécanique avec intervention d'une butée et d'allongement automatique de la course utile sont exécutés suivant une séquence analogue à celle décrite. Ainsi la crémaillère 25 pourrait ne pas comporter de méplats 32 entre les cannelures 31, et les collerettes 23 et 56 peuvent être rapportées par brasage. De plus le nombre de cannelures peut etre quelconque, en corrélation avec l'augmentation de course utile recherchée. Egalement le pas des cannelures 31 pourrait être non uniforme et etre établai suivant une certaine loi de progression, en corrélation avec la course angulaire du levier 5. Le cerclage 45 avec sa butée 24 peut être remplacé par deux demi-coquilles solidarisées avec le compartiment la. REVENDICATIONS 7. Cylindre de commande de freins pour véhicules routiers, comportant un piston associé à une tige axiale capable de transmettre la poussée du piston à un levier de commande des freins, et un organe de rappel du piston en position de repos disposé coaxialement à la tige, caractérisé en ce qu il comprend des moyens mécaniques pour-augmenter automatiquement d'une certaine grandeur la course utile de la tige lorsque le piston dépasse une position prédéterminée de sa course dans le cylindre. 2 Cylindre conforme à la revendication i, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un relais mécanique assurant la détection de ladite position prédéterminée, et un dispositif automatique d'allongement de la course de la tige qui peut êre déclenche, par le relais pour ladite valeur prédéterminée de la course de la tige. 3. Cylindre conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le relais mécanique comporte une douille coaxiale à la tige de commande et munie de deux collerettes annulaires terminales pouvant coopérer avec une butée fixe qui est interposée entre les collerettes et qui est solidaire du cylindre, et en ce que la partie terminale de la douille la plus proche du piston présente une gorge annulaire intérieure placée en regard d'un jonc qui est logé dans une cannelure d'une crémaillère coaxiale à la tige de commande. 4. Cylindre conforme à la revendication 3, caractérisé en ee que les cannelures de la crémaillère comportent des parois faiblement inclinées en direction du piston et fortement inclinées dans la direction opposée, le jonc faisant saillie à l'extérieur de la cannelure dans laquelle il est logé. 5. Cylindre conforme à l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la gorge annulaire de la douille comporte du coté du piston un bord incurvé pouvant stadapter à la partie en saillie du jonc, et du côté opposé au piston une paroi plane affleurant la cannelure. 6. Cylindre conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'un renfoncement annulaire médian est ménagé dans la gorge, la profondeur de ce renfoncement étant déterminée pour permettre le passage du jonc d'une cannelure à la suivante. 7. Cylindre conforme à l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le dispositif automatique d'allongement de la course de la tige comprend un manchon entourant la tige et solidaire du piston à l'une de ses extrémités, une gorge annulaire pouvant coopérer avec un jonc logé dans une cannelure de la crémaillère étant ménagée dans 1' extrémité du manchon oppose au piston. 8. Cylindre conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le bord de la gorge annulaire du manchon le plus proche du piston est incurvé pour pouvoir s'adapter à la partie en saillie du jonc associe. 9. Cylindre conforme à l'une des revendications 7 et 8,caractérisé en ce que la paroi de la gorge annulaire du manchon la plus éloignée du piston est pratiquement plane et en ce que son bord affleure la crémaillère, pour permettre le déplacement du jonc dans la cannelure voisine en direction du piston quand celui-ci est rappelé en position de repos. 10. Cylindre conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que la gorge du manchon comporte un renfoncement annulaire médian de profondeur suffisante pour autoriser le passage du jonc associé d'une cannelure à la cannelure voisine. 11. Cylindre conforme à l'une-des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la butée associée à la douille est constituée par une saillie annulaire d'un cerclage fixé intérieurement ou extérieurement au cylindre. 12. Cylindre conforme à l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la collerette terminale de la douille la plus éloignée du piston fait partie d'une bague rapportée à l'extrémité de la douille, notamment par vissage ou par brasage. 13. Cylindre conforme à l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que des lumières traversées par des extrémités en saillie des joncs sont ménagés transversalement dans la douille et le manchon