Brevet FR2258994A1 — publié le 19750822

L'invention concerne~un dispositif de sécurité applicable à un vérin à ressort destiné à assurer, grâce à un mécanisme de freinage, I'effort de serrage de freins, nécessaire à des conditions d'arrêt d'une machine ou de stationnement d'un véhicule ; un tel dispositif imposant un réglage d'un tel mécanisme de freinage dès que l'usure des classiques garnitures de mâchoires de frein de ce dernier atteint un seuil prédéterminé. On connait des dispositifs de freinage comportant un vérin particulier a cylindre et piston muni d'un ressort suffisamment puissant-pour entraîner le serrage des mâchoires d'un mécanisme de freinage, d'un véhicule par exemple et assurer, ainsi, un stationnement de ce dernier , le desserrage de ces mâchoires pouvant être commandé, à volonté, en vue d'une utilisation de ce véhicule, par l'action à l'encontre dudit ressort, d'un fluide admis dans une chambre formée, d'une façon usuelle, par le cylindre et le piston de ce vérin. Or, I'effort de serrage que le ressort d'un tel vérin peut procurer diminue d'une mesure importante lorsque sa course augmente, notamment sous l'effet de l'inévitable usure de garnitures classiques de ces mâchoires De telles conditions d'utilisation conduisent à prévoir, pour la course de fonctionnement d'un tel vérin, des valeurs relativement petites et de l'ordre de celles qui correspondent aux jeux dus à l'usure des garnitures de mâchoires de sorte qu'il est toujours difficile d'apprécier l'opportunité d'un réglage d'un tel mécanisme pour éviter une déficience brutale de ce dernier. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un dispositif de sécurité applicable à un mécanisme de freinage à vérin à ressort du type mentionné plus haut. Elle a pour but essentiel de signaler, d'une façon certaine, un seuil prédéterminé d'usure de garniture des mâchoires d'un tel mécanisme, dès que ce seuil est atteint. Selon l'invention, le vérin à ressort de-ce mécanisme comporte des moyens sensibles à la course du vérin et appropriés à une réduction, substantielle, de l'effort de desserrage de freins que ce vérin peut procurer. On conçoit que de tels moyens peuvent être ajustés de façon à être mis en oeuvre dès que la course du vérin atteint, du fait de l'usure des garnitures de freinage, une valeur prédéterminée et inférieure à celle à partir de laquelle l'effort de serrage des mâchoires de frein est trop faible pour assurer un freinage efficace. Ainsi, de tels moyens imposent-ils un contrôle en vue d'un réglage conventionnel de ce mécanisme de freinage dès que ce seuil d'usure tend à être dépassé et, par conséquent, avant que ce mécanisme de freinage devienne inefficace. Evidemment, les moyens appropriés à une réduction de l'effort de desserrage sont adaptés à la nature des moyens qui équipent le mécanisme de freinage pour assurer ce desserrage. Ainsi, dans les variantes pour lesquelles une chambre du vérin à ressort doit être alimentée par un fluide pour repousser le ressort de serrage et entra r- ner le desserrage des mâchoires de frein, de tels moyens de réduction d'efforts de desserrage peuvent être essentiellement constitués d'un simple siège et d'un clapet. Dans une première forme de réalisation préférée, le clapet est simplement associé au piston du vérin à ressort et le siège est monté en bout d'un tuyau destiné à alimenter la chambre pour le fluide de desserrage ; un tel aménagement constitue un moyen classique de fermeture de ce tuyau d'alimentation lorsque la course du vérin tend à dépasser une valeur prédéterminée. Dans une autre forme de réalisation entrarnant une mise en oeuvre d'un fluide sous pression, ce dispositif à siège et clapet est adapté à une fermeture de cette chambre de desserrage et ce clapet est équipé d'un système de tiges ou de leviers susceptibles d'être actionnés par le piston du vérin, dès que la course de ce dernier dépasse la valeur précitée de façon à assurer l'ouverture de la chambre de desserrage et, par conséquent, I'échappement du fluide de desserrage. Ce dispositif à siège et clapet peut procurer d'excellents résultats, aussi bien dans le cas où la chambre de desserrage doit être alimentée par un fluide sous pression (gaz ou liquide) que dans tous les cas ou intervient une dépression sur la face opposée du piston, par exemple sous lteffet de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, prévu sur une machine ou un véhicule muni d'un tel mécanisme de freinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés lesquels, description et dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. Sur ces dessins, - la figure 1 représente, schématiquement en coupe axiale, un mécanisme de commande de mâchoires de frein assurant le freinage de service et le freinage de stationnement d'un véhicule ;ce mécanisme étant équipé d'un dispositif conforme b I'invention. - la figure 2 représente, schématiquement en coupe axiale à une échelle plus grande, en partie arrachée, un vérin à ressort équipant le mécanisme de la figure 1. - la figure 3 eprésente, schématiquement en coupe axiale, une variante du vérin de la figure 2. - la figure 4 représente, en couple axiale en partie arrachée, une forme de réalisation du vérin de la figure 2. Sur la figure 1, on peut voir un cylindre ï muni d'un piston 2 formant une chambre étanche destinée à être alimentée par un fluide sous pression grâce à un tuyau 3 fixé sur l'un des fonds la du cylindre 1 le piston 2 étant solidaire d'une tige axiale 2a passant librement dans un trou prévu dans la partie axiale de l'autre fond lb de ce cylindre 1. Un ressort 4 constitué d'un fil en acier conformé en hélice, d'un type destiné à travailler par compression, est monté dans la chambre du cylindre 1 comprenant la tige 2a ; les dimensions (diamètre et longueur du "boudin") de ce ressort étant appropriées à celles du cylindre 1 en vue d'appuis des extrémités de ce ressort 4, respectivement sur le fond lb de coulissement de la tige 2a et sur le piston 2 pour repousser ce dernier vers la chambre à fluide. L'extrémité libre de la tige 2a est solidaire d'un moyen classique de coulissement 5 constitué de deux branches longitudinales et de deux traverses extrêmes pour permettre un déplacement axial d'un doigt 6 engagé transversalement entre ces branches et ces traverses. Par ailleurs, un arbre 7 sur lequel sont montés, par l'une de leurs extrémités, deux bras manivelles 8, 9, est disposé perpendiculairement à la tige 2a et approximativement en dessous de la coulisse 5 ; ces deux bras 8, 9 étant associés entre eux par une tige filetée 10 et des écrous. On indiquera que le bras 8 est claveté sur l'arbre 7 et que le bras 9 est monté fou sur cet arbre 7 de sorte que la tige 10 et ses écrous permettent de ré- gler l'écart angulaire de ces deux bras 8, 9. En outre, le doigt transversal 6 est convenablement fixé sur la partie extrême libre du bras 9 et alors on comprend que ce dernier peut être commandé en rotation (flèches fl, f2), comme il sera expliqué plus loin, par le vérin formé par le cylindre 1 et son piston 2. A ce propos, on précisera que l'arbre 7 est muni de moyens connus de commande des mâchoires non représentées pour la clarté de la figurez 1 ; ces m8- choires comportant des garnitures classiques, appropriées à leur serrage sur un tambour ou tout autre mécanisme de freinage d'un arbre ou essieu. Enfin, un disque 111 relativement épais, en matière souple, est fixé à la face du piston 2 formant une paroi de la chambre à fluide en étant situé en regard du tuyau 3. Ce dernier est assemblé au fond la par un dispositif usuel de raccord comportant une bague 12 dont le bord libre est aménagé sous la forme d'un siège de fermeture par le disque 11. En outre, le doigt transversal 6 est suffisamment long pour pouvoir coopérer avec une autre ilcoulissen analogue à la coulisse 5, disposée parallèlement à cette dernière et solidaire de la tige 13a d'un vérin à membrane 13 connu en lui-même et utilisé sur certains véhicules ; les vérins 1 et 13 hnt disposés de part et d'autre du doigt 6. On précisera que ces vérins 1 et 13 et la timonerie formée par leurs tiges 2a, 13a et les bras 8, 9 constituent une partie essentielle d'un mécanisme de freinage susceptible d'équiper, par exemple, certains véhicules, notamment des camions ; une source de fluide sous pression prévue sur ce véhicule et raccordée d'une façon conventionnelle par des tuyaux à ces vérins permettant d'actionner le vérin 13 pour entrnlner le "freinage de service", au cours de l'utilisation du véhicule alors que le vérin 1, grâce à son ressort 4, peut assurer le freinage nécessaire à un stationnement de ce véhicule. Le fonctionnement du vérin 1, dans le cas d'un équipement de camion par exemple, est le suivant. En stationnement, le ressort 4 applique sur le piston 2 un effort (flèche f3) qui assure le serrage (flèche fl) des mâchoires de frein. Dès que le moteur du véhicule est mis en marche, la source de fluide qu'il entrain ou éventuelle- ment une réserve de ce fluide sous pression, peut alimenter le vérin 1 (flèche f4) pour repousser le piston 2 en comprimant le ressort 4 et desserrer (flèche f2) ces mâchoires en vue de llutilisation du camion. Des opérations inverses de celles mentionnées ci-dessus sont, évidemment, effectuées dès l'arrêt du camion pour assurer son stationnement. Au cours des aléas de circulation dus à l'utilisation du camion, le fonctionnement du vérin 13 entrain une usure progressive des garnitures des mâchoires de freinage ; à cette usure correspond un accroissement (dans le sens de la flèche fl) de la course du piston 2 du vérin 1. Lorsque cet accroissement devient égal à l'écart "e" ménagé initia le ment entre le clapet 11, son siège 12, le tuyau 3 de la chambre à fluide se trouve fermé par ce clapet 11 et le piston 2 est seulement soumis à un effort réduit qui correspond à la pression du fluide sur ce clapet il ; cet effort étant insuffisant pour assurer le desserrage des mâchoires. On ne peut, alors, rétablir les conditions initiales de fonctionnement de ce vérin 1 qu'en ajustant, grâce à la tige 10 et ses écrous, l'écart angulaire des deux bras 8, 9 pour "rattraper" le jeu dû à l'usure des garnitures ou en procédant à un remplacement de ces dernières. Evidemment, un tel résultat peut également être procuré par l'utilisation d'autres dispositifs connus, appropriés à l'admission ou à l'échappement d'un fluide sous pression ouà l'établissement alun vide partiel, tel que celui procuré par l'aspiration d'un moteur. Ainsi, figure 3, un disque de clapet 14c peut être associé à un siège 14s, d'une façon usuelle par une tige de guidage et un ressort de rappel, pour assurer la fermeture de la chambre à fluide du vérin I sous lteffet de la pression d'un fluide admis dans cette chambre. Ce clapet 14c peut, avantageusement, être solidaire d'une tige cintrée 15-formant une came destinée à coopérer avec la face libre du piston 2 lorsque, du fait de llusure-des garnitures, la course du piston devient trop grande pour assurer un bon freinage. Le clapet 14c bascule, alors, sur son siège pour ouvrir la chambre et ia pression de l'air en écoulement dans cette dernière (du tuyau 3 au siège 14s d'échappement) est trop faible pour actionner le piston 2. De plus, cet air en écoulement peut être utilisé pour commander un dispositif annexe ; par exemple, un dispositif de signalisation au conducteur ou même de serrage des freins d'un autre essieu. Dans tous les cas, de tels dispositifs à clapet sont peu onéreux puisque leurs éléments peuvent être réalisés par des opérations simples de "décolletage". Ainsi, figure 4, un embout 16 destiné à un taccordement classique d'un tuyau 3 sur un fond la de cylindre peut présenter deux alésages différents l'un de l'au tre ; l'alésage d'entrée 16e étant plus grand que l'alésage de sortie 16s. Un élément tubulaire 17 en forme de douille, présentant une longueur sensiblement plus grande que celle de cet alésage 16s et une face latérale externe adaptée à un engagement avec un jeu adhoc dans cet alésage 16s, est "monté" dans ce dernier ; les parties extrêmes de cette douille 17 étant respectivement situées de part et d'autre de l'alésage 16s. Un "joint torique" 18 est monté dans une gorge prévue sur la face latérale de la douille 17 située en regard de l'alésage 16s pour assurer llétanchéi- té de ce montage. Enfin, l'extrémité de la douille l7 correspondant à la sortie de ce raccord comporte une nervure radiale externe formant une collerette sur la face frontale de laquelle est prévue une gorge de montage pour une bague 19 en matière souple. De plus, I'autre partie extrême de la douille 17 comporte une petite rainure radiale appropriée à un montage usuel d'un "anneau brisé" 17b, du type "circlips" assurant l'assujettissement de cette douille au raccord 16, grâce à la surface de butée en forme de couronne circulaire aménagée par les deux alésages 16e, 16s.Un ressort 20, par compression, prend appui sur l'embout 16 et la collerette de la douille 17 pour pousser cette dernière en direction du piston 2. On comprend que la face libre d'un piston 2, situé en regard de la bague 19, peut être parfaitement dressée pour former un clapet destiné à prendre appui sur le siège formé par cette bague 19 et fermer, ainsi, le tuyau 3 raccordé à ce dispositif. Enfin, il n'y aurait pas de difficultés particulières pour adapter un dispositif de sécurité de cette nature aux appareils de freinage, actuellement en service et combinant des cylindres ou vases à pression du type du vérin 13 et des cylindres à ressort du type du vérin 1. L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intéret justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif applicable à un mécanisme de freinage, notamment pour la sécurité de stationnement d'un véhicule, comportant un vérin à cylindre ef piston formant, au moins, une chambre pour un fluide de commande dudit piston, un ressort monté entre lesdits cylindre et piston et approprié à un effort de serrage dudit mécanisme de freinage, des moyens susceptibles d'etre commandés, à volonté, pour engendrer sur ledit piston, à l'encontre de l'action dudit ressott, un effort de desserrage dudit mécanisme de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens sensibles à la valeur de la course dudit vérin et appropriés à une réduction de l'effort sur le piston à une valeur insuffisante pour repousser le ressort dès que la course du piston dépasse une valeur prédéterminée, de façon à imposer un réglage conventionnel du mécanisme de freinage lorsque l'usure de classiques garnitures de mâchoires de freinage atteint un seuil pr8déterminé. 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que -les moyens pour réduire l'effort de desserrage de frein comportent un siège et un clapet. 3. Dispositif selon la revendication 2, applicable à un vérin comprenant une chambre destinée à être alimentée par un fluide sous pression, carac tersé en ce que le siège et le clapet sont adaptés à une fermeture d'un tuyau d'alimentation de la chambre à fluide du vérin. 4. Dispositif selon la revendication 2, applicable à un vérin compre nant une chambre destinée à être alimentée par un fluide sous pression, caractérisé en ce que le siège et le clapet sont adaptés à une ouverture de la chambre à fluide pour assurer un échappement du fluide d'alimentation et, éventuellement, I'utilisation de ce fluide pour la commande d'un dispositif annexe. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le siège est solidaire de l'un des fonds du vérin. 6. Dispositif selon les revendications 3 et 5 prises en combinaison, caractérisé en ce que le siège est constitué d'une bague souple, monté sur une face frontale d'un moyen de raccordement et que le clapet est associé à la face correspondante du piston.