Brevet FR2266052A1 — publié le 19751024

La présente invention, concernant le freinage des véhicules ferroviaires, est plus spécifiquement relative à des freins à disque pour ces véhicules, de la forme connue comprenant un disque annulaire monté sur un noyetk.Typîquement le moyeu peut être monté comme une unité séparée sur un axe ou un essieu à freiner. De telles structures de disque, et en particulier celle dtune structure à deux parois actives, sont habituellement en fonte et par conséquent très lourdes et il est important de maintenir la concentricité entre le disque et le moyeu. Ceci peut être obtenu facilement au début en montant le disque avec faible 3eu sur le moyeu. Néanmoins le disque est soumis à un échauffement et refroidissement cycliques lors du fonctionnement et la fonte a tendance à se rétracter après plusieurs de ces cycles thermiques, de sorte go'on doit en tenir compte lors de lTassemblage initial. Si iton n'en tient conpte qutin suffisamment le disque se rétractera sur le moyeu avec une grande force et sera soumis à de gros efforts de traction (cerclages) qui peuvent provoquer des fissures et finalement la dégradation du disque.Par ailleurs tout åeu substantiel entre le disque et le moyeu entratnera un manque de guidage et pernettra une rotation excentrée du disque en produisant des forces dynamiques de déséquilibre, en particulier à grande vitesse. Ces difficultés sont éliminées ou réduites selon la présente invention, qui procure un ensemble de moyeu et de frein à disque présentant un jeu radial entre le disque et le moyeu lors de l'assemblage initial et incluant des moyens déformables dans llintervalle de centrage du disque sur le moyeu, qui peuvent se déformer pour permettre la contraction du disque sur le moyeu; Lesdits noyens-déformables remplissent de préférence une deuxième fonction qui consiste à caler ensemble le disque et le moyeu en empesant leur mouvement circonférentiel relatif. les moyens déformables peuvent etre susceptibles de se déformer élastiquement ou de façon permanente. On decrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif certaines formes préférées actuellement pour la construction de freins à disque selon l'invention en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - les figures I à 6 sont des sections axiales partielles de six structures différentes de frein à disque; - la figure 7 est une vue suivant la flèche VIII de la figure 2; - la figure 8 est une vue dans la direction de la flèche VIII de la fige6; - la figure 9 est une élévation latérale d'une autre forme de frein à disque; - la figure 10 est une section transversale axiale partielle du frein de la figure 9 et, - la figure 11 est une vue latérale partielle d'une autre forme de frein à disque. Chacune des formes de frein représentées sur les fig. 1 à 8, comprend un moyeu 10 possédant une bride de montage il et un collet de montage 12, un disque de frein 13 à deux parois actives, présentant une bride de disque interne 14 et un anneau de serrage 15 qui serre la bride 14 contre la bride de montage 11. Des boulons ou d'autres éléments de fixation (non représentés) passent à travers les deux brides et l'anneau de serrage pour fixer l'ensemble, les boulons passant avec jeu à travers des trous dans la bride du disque pour permettre la dilatation et la contraction thermiques du disque employé. Dans chaque cas il existe un jeu annulaire substantiel entre le collet de moyeu 12 et la périphérie intérieure de la bride de disque 14, pour permettre une rétraction éventuelle du disque comme suite à des échauffements et refroidissements cycliques lors du fonctionnement. On prévoit dans chaque cas des moyens déformables pour assurer le centrage positif du noyeu, ces moyens s'affaissant lorsque le disque se rétracte pour lui permettre de se serrer sur le moyeu. Dans le mode de réalisation de la fig.1, les moyens déformables comprennent un anneau élastique 16 de forme trongo- nique qui s'aplatit pour prendre une forme cylindrique parallèle sous l'action de la bride du disque, nais qui présente initialement une précontrainte suffisante pour placer le disque concentriquement au collet de moyeu 12. Sur la figure 2, la périphérie intérieure de la bride du disque présente la conformation d'une nervure annulaire 17 qui est étroite suivant le sens axial et qui peut être complètement annulaire (ou interrompue pour accroStre la déformabilité comme on voit sur la fig.7) et s'adapte avec ajustage serré sur le collet du moyeu lors de llassemblage initial, nais qui peut se rompre sous les grandes forces radiales exercées lorsque le disque tend à se rétracter sur'le moyeu. La figure 3 montre une disposition inverse à celle de la figure 2, dans laquelle une conformation en forme de nervure 18 est prévue sur la surface externe du collet de moJ-ou 12. Sur la figure 4, la périphérie intérieure de la bride du disque présente une nervure annulaire droite 19 formée par une portion périphérique annulaire 20 de la bride, qui est élastique. La portion 20 est formée avec une fente annu laire - 20Â passant axialement à travers une grande partie du disque, la portion 20 étant flexible pour permettre la rétraction du disque sur le collet du moyeu. Ici encore la nervure 19 ou à la fois la nervure 19 et la portion annulaire 20 peuvent être interrompus et/ou formés sur le collet au lieu que ce soit sur la bride du disque. Dans la structure représentée sur la fig.5, un anneau séparé 21 en matériau déformable élastiQuement ou de façon permanente est monté dans l'intervalle annulaire. Dans la structure représentée sur les fige 6 et 8 des broches élastiques 22 sont insérées dans des paires en regard a'évidements partiellement circulaires ménagés dans la bride de disque et dans le collet de moyeu. 'les broches représentées ont une section transversale en spirale, mais elles pourraient avoir une section en C ou d'autres formes. Ces broches 22, non seulement procurent le centrage initial et la caractéristique d1une déformabilité élastique, nais ont un but secondaire utile, consistant à limiter le mouvement circonférentiel relatif du disque et du moyeu Dans des variantes de ce mode de réalisationjon peut employer des organes à ressort et/ou des évidements d'autres formes, tels que des ressorts à section en Z dans des rainures de clavette rectangulaires. Dans la forme de frein représentée sur les fig. 9 et 10, le moyeu 10 présente six portions de montage 30 épaissies et espacées d'angles égaux, dont chacune présente une surface extérieure convexe avec un évidement 31 en partie cylindrique, s'étendant parallèlement à l'axe du moyeu. Be disque de frein 13 à deux parois actives comprend six portions d'attache-32 dont chacune s'étend radialement vers l'intérieur à la périphérie intérieure du disque vers une surface intérieure concave présentant un évidement 33 en partie cylindrique et parallèle à l'axe du moyeu. Lorsque le moyeu et le disque sont angulairement en regard de façon correcte, les évidements 31 et 33 sont alignés l'un sur l'autre pour recevoir des moyens déformables constitués par des broches (ou rouleaux) 34 fendues cylindriques respectives, qui sont élastiquement déformables et enfoncées dans les évidements et qui sont dimensionnées de façon à maintenir les broches 34 à l'état radialement comprimé.Les broches servent ainsi à centrer le disque par rapport au moyeu et sont soumises à des efforts suffisants pour procurer une retenue par friction à l'encontre d'un déplacement axial relatif entre le moyeu, le disque et les broches elles-memesO 'les broches ne sont comprimées que partiellement lors de l'assemblage et le moyeu et le disque présentent un jeu radial suffisant pour permettre un certain mouvement relatif radial entre le disque et le moyeu. De préférence et comme il est représenté, les cotes fendus des broches 34 sont tous dirigés vers l'axe du moyeu. Eu plus de fournir une possibilité de mouvement radial relatif et particulièrement la dilatation et la contraction thermique du disque par rapport au moyeu, les broches 34 assurent tout l'effet de clavetage nécessaire entre disque et moyeu pour transmettre le couple de freinage. Comme mesure de sécurité, deux anneaux de retenue 35 sont fixés aux faces opposées de l'ensemble par des boulons 36 qui passent avec jeu au travers des broches de traction respectives 34 et qui sont protégés à l'encontre des vibrations par des pièces de blocage spéciales 37 qui positionnent chacune une paire de boulons voisins et présentent des pattes 38 retournées s'appliquant contre les méplats des têtes de boulons voisines ou des écrous de fixation. 'les anneaux 35 assurent la retenue axiale du disque et, dans le cas d'un grave endommagenent du disque, de toutes les parties qui se sépareraient les unes des autres à la suite de fissures. Dans le mode de réalisation modifié de la fig.11, on a prévu des moyens additionnels pour transmettre des forces angulaires entre le disque et le moyeu, sous la forme de saillies radiales s'engrenant les unes dans les autres, sur les deux parties. De façon plus spécifique, les parties de montage 30 se prolongent radialement par une paire de bras 30A qui enserrent les flancs opposés de parties d'attaches 32, les forces angulaires et en particulier les forces de tirage du freinage étant transmises du disque au moyeu par l'un ou l'autre des bras 30A, suivant le sens de rotation de l'ensemble. Comme les dispositions décrites ci-dessus procurent l'auto-centrage du disque et du moyeu, elles sont particulière peut utiles quand on les utilise avec des disques ayant la forme de deux parties semi-circulaires et il sera possible d'enlever les disques et de les remplacer, le moyeu restant en place sur le véhicule ferrovi8ire. les structures décrites en se référant aux fig. 9 à 11 présentent un avantage particulier vis-à-vis des freins à disque de chemin de fer classiques en ce sens qu'on n'a pas recours à des boulons pour le positionnement et le centrage du disque sur le moyeu. Egalement la transmission de chaleur du disque au moyeu est considérablement réduite. REvENDICTI0NS. 1. Ensemble de moyeu et de frein à disque, présentant un jeu radial entre le disque et le moyeu lors de l'assemblage initial, caractérisé en ce que ledit ensemble inclut un dispositif déformable, situé dans l'intervalle de centrage du disque sur le moyeu, le dispositif défornable permettant la contraction du disque sur le moyeu. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déformable est susceptible de se déformer de façon permanente. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif déformable comprend une conformation en forme de nervure étroite dans le sens axial et de préférence une nervure annulaire continue prévue sur le moyeu ou sur le disque pour procurer un ajustage serré du disque sur'le moyeu lors de l'assemblage initial 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déformable est élastiquement déformable. 5. Ensemble seloiina revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif déformable comprend un anneau séparé monté dans l'intervalle du jeu. 6. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif déformable comprend une pièce élastique annulaire tronconique qui peut se déformer pour prendre une forme cylindrique parallèle. 7. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif déformable comprend une nervure et de préférence une nervure annulaire continue, formée sur une partie périphérique élastique du moyeu ou du disque. 8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie périphérique est formée au voisinage d'une fente correspondante qui traverse axiaknent la plus grande partie du disque ou moyeu. 9. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif déformable fixe le disque et le moyeu en empêchant leur déplacenent circonférentiel relatif. 10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque et le moyeu présentent des évidements coopérants qui reçoivent le dispositif déformable et qui positionnent le dispositif déformable radialement et circonférentiellement. 11. Ensemble selon la revendication 10 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif déformable comprend des broches élastiques ou des broches fendues cylindriques élastiquement déformables dont une se loge dans chaque paire d'évidements coooérants. 12. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif déformable fournit une retenue à friction à l'encontre d'un déplacement axial relatif entre moyeu et disque. 13. Ensemble selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les évidements sont formés dans des parties respectives, en saillie radiale, du disque et du moyeu.