Brevet FR2303994A1 — publié le 19761008

L'invention concerne un frein à ressort de pression, susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression,du type comportant un disque de pression disposé de manière à pouvoir coulisser axialement sur un moyeu, poussé par un dispositif de ressort de pression contre un anneau de friction et pouvant être écarté de l'anneau sous pression par un dispositif à piston et à cylindre relié à une source d'un milieu sous pression qui peut être mise en service ou hors service. Par le brevet allemand nO 1.207.725, le DT-AS 2.141.739 et le modèle d'utilité allemand nO 1.931.743, on con natt déjà des freins à ressort de pression de ce genre qui sont conçus pour être incorporés à des presses à excentrique dans lesquelles il s'agit de freiner des masses dtinertie relativement grandes en un laps de temps très court.Ils sont complétés dans chaque cas de manière à former un dispositif d'embrayage à friction et de frein actionné par un milieu sous pression et dans lequel le disque de pression, une fois écarté de l'anneau de friction du frein, peut être poussé par son autre face contre l'anneau de friction de l'embrayage, par le dispositif à piston et à cylindre prévu pour charger le frein à ressort de pression. Le temps de freinage qui s'écoule avant l'arrêt d'un poinçon de presse doit être assez court pour que l'opérateur puisse par exemple être encore protégé sûrement par une barrière photoélectrique. Mais d'autre part, sur l'anneau de friction du frein, l'angle de patinage parcouru doit être minimal afin de répartir dans le temps de dissipation de I'énergie cinétique et d'éviter ainsi une usure trop rapide des dispositiss mécaniques souvent trbs croûteux. Si 1 ton veut modifier la fréquence de courses de la presse ou la vitesse de rotation n de la machine, d'après la relation t R = GD2/375 x ntMB, le moment d'inertie GD2 étant constant, il est encore possible d'adapter le temps de patinage tR en modifiant le couple de freinage MB. I1 est possible de prévoir à cet effet, dans le dispositif à ressort de pression, des ressorts à boudin pouvant être retirés et donc changés individuellement. Toutefois, une telle conversion du frein à ressort de pression est longue et nécessite en outre un accès libre aux ressorts à boudin, ce qui n'est presque jamais le cas, en particulier dans les dispositifs combinés d'embrayage à friction et de frein actionnés par un milieu sous pression. En outre, par les DT-AS 1.024.363 et 1.650.513, on connaît des dispositifs de commande de pression qui assurent un accroissement graduel de la pression d'actionnement des embrayages actionnés hydrauliquement et comportent à cet effet un piston de commande maintenu élastiquement contre un piston de soupape. Les deux pistons forment un système élastique avec le ressort qui les relie. L'invention a pour but de fournir un dispositif combiné d'embrayage à friction et de frein actionné par un milieu sous pression, du type défini plus haut, dont l'angle de patinage puisse être maintenu entre des limites restreintes, de façon simple, rapide et peu encombrante, même en cas de variations importantes de la vitesse de rotation en service. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le dispositif de ressort à pression (15) est maintenu contre un dispositif supplémentaire à piston et à cylindre qui, pour l'adaptation de la pression de ressort à la vitesse de rotation de service de l'arbre qui passe à travers le moyeu, est relié à une source de milieu sous pression dont la pression est variable par paliers ou de façon continue. Pour l'adaptation discontinue ou par paliers de l'angle de patinage, une pression d'air ou d'huile appliquée au dispositif supplémentaire à piston et à cylindre qui s'appuie sur le dispositif de ressort de pression peut par exemple etre commandée, grâce à des soupapes de commutation, en fonction de la position du commutateur de vitesse de rotation de la machine qui comporte le frein à ressort de pression susceptible d'etre chargé. Selon un mode d'exécution avantageux de l'invention, afin de permettre d'adapter de façon continue la pression de ressort à la vitesse de rotation de la machine par des moyens peu importants, la source de milieu sous pression prévue pour l'actionnement du dispositif supplémentaire à piston et à cylindre présente pour son entraînement une liaison de transmission menant à l'arbre qui passe à travers le moyeu. Selon un mode d'exécution, dans cette liaison de transmission est interposé un multiplicateur de vitesse de rotation , ce qui fait que pour un moment d'inertie inchangé, l'angle de patinage du frein à ressort de pression devient particulièrement indépendant de la vitesse de rotation. Selon un mode d'exécution particulièrement intéressant, la source de milieu sous pression pouvant être mise en service et hors service et prévue pour charger le frein a ressort de pression présente un régulateur de pression correspondant à celui de l'autre source de milieu sous pression. Ainsi, la force antagoniste qui peut être disponible au disque de pression pour surmonter la force de ressort liée à la vitesse de rotation est à son tour adaptée aux variations de la force de ressort.Cela est particulièrement important pour les freins à ressort de pression qui sont complétés de la façon indiquée plus haut de manière d former un dispositif combiné d'embrayage à friction et de frein actionné par un milieu sous pression, car dans ce cas l'excès de force antagoniste est nécessaire pour pousser le disque de pression contre l'anneau de friction de l'embrayage. Deux exemples d'exécution de l'invention, parti culièrement préférentiels à cause d'aménagements supplémentaires avantageux, sont décrits plus précisément ci-après à propos des dessins en partie schématiques dans lesquels La figure 1 montre un premier frein à ressort de pression selon l'invention complété de manière à former un dispositif combiné d'embrayage à friction et de frein, actionné par un milieu sous pression; et la figure 2 un deuxième frein à ressort de pression selon l'invention complété de manière à former un dispositif combiné d'embrayage et de frein, actionné par un milieu sous pression. Les deux dispositifs représentés par les dessins concordent en ce sens que le disque de pression 2, disposé de manière à pouvoir coulisser axialement sur le moyeu 1, peut être amené alternativement à coopérer avec un anneau de friction de frein 3 et avec un anneau de friction d'embrayage 4, que l'anneau de friction 3 peut être poussé par son c6té opposé au disque de pression 2 contre une bride de frein 5 reliée au moyeu 1 et que anneau de friction 4 est soutenu de façon correspondante, par son côté opposé au disque de pression 2, par une bride d'embrayage 6 reliée au moyeu 1. L'anneau de friction de frein 3, fixé au bSti fixe 7 de la machine, comporte, de même que l'anneau de friction d'embrayage 4 fixé par exemple au bord 8 d'un volant de presse à excentrique, de multiples segments de friction interchangeables 9. Les ailettes de refroidissement 10 dirigées radialement et prévues à l'extérieur de la bride de frein 5, n'ont pas seulement une fonction de refroidissement basée sur l'augmentation de la surface mais en outre la fonction d'un élément de renforcement et celle d'une pale de ventilateur a laquelle sont adjoints des passages d'air de refroidissement 11 du bâti 7. I1 en est de même pour les ailettes de refroidissement 12 prévues à l'extérieur de la bride d'embrayage 6 et auxquelles sont adjoints, au bord 8 du volant, des passages d'air de refroidissement 13. La figure 1 montre un dispositif d'embrayage à friction et de frein, conçu pour utiliser de préférence l'air comprimé comme milieu sous pression et comportant un dispositif à piston et à cylindre 14 particulièrement volumineux, destiné à l'actionner, sous la forme d'un anneau circulaire concentrique au moyeu 1, le dispositif utilisant directement comme piston annulaire une partie saillante latérale du disque de pression 2, la bride de frein 5 formant le corps de cylindre.Etant donné que le dispositif de ressort de pression contrariant le dispositif à piston et à cylindre 14 et formé dans le cas présent de plusieurs ressorts à boudin 15 espacés entre eux et distribués autour du moyeu 1 mais qui pourrait aussi être formé par exemple d'un seul ressort à boudin entourant le moyeu 1 ou d'un coussin à ressort, s' appuie non pas sur la bride d'embrayage 6 mais sur un dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 interposé, le couple de freinage peut être adapté aux conditions variables de vitesse de rotation, déjà mentionnées. Le dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 de la figure 1 présente la forme d'un anneau circulaire concentrique au moyeu 1, qui loge en majeure partie le dispositif de ressort de pression 15 et qui pénètre dans un creux annulaire 17 du disque de pression 2. De cette manière, malgré la course relativement grande qu'il est souhaitable de donner au dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16, le frein à ressort de pression n'est que très faiblement élargi. La bride 6 présente,pour former le corps de cylindre du dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16, deux épaulements annulaires 18 et 19 qui pénètrent extrêmement loin dans le dispositif et le piston annulaire correspondant 20 est un corps creux analogue à ce corps de cylindre. Par la figure 1, on voit aussi de façon particulièrement nette comment les deux dispositifs séparés à piston et à cylindre 14 et 16 peuvent être alimentés uniformément en agent de pression, par le moyeu 1 et par l'arbre 21 qui passe 9 travers le moyeu 1. Alors que pour le dispositif 14 il faut un conduit à milieu sous pression 22 relativement large, pour le dispositif supplémentaire 16 on peut se contenter d'un conduit plus étroit 23.Ce dernier est relié, par l'intermédiaire d'un raccord 24 vissé de façon centrée dans l'extrémité de l'arbre 21 munie du rotor, et par un tuyau 25 se raccordant à la partie fixe du raccord 24, à la source de milieu sous pression 26 qui présente, pour son entrainement et donc pour la variation de sa pression, une transmission 27 symbolisée par un trait mixte, par exemple un train d'engrenages ou un arbre flexible, relié à l'arbre 21. La figure 2 montre une variante du dispositif d'embrayage à friction et de frein décrit plus haut, destinée plus spécialement au fonctionnement hydraulique, les références étant dans une large mesure les mêmes. Le dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 servant à adapter la pression de ressort à la vitesse de rotation en service de l'arbre 21 qui passe à travers le moyeu 1, comporte, de même que le dispositif primaire à piston et à cylindre 14 prévu pour actionner le dispositif, plusieurs cylindres d'actionnement espacés les uns des autres et distribués autour du moyeu 1. Ainsi, la masse d'inertie du dispositif peut être diminuée et la dissipation de la chaleur de frottement engendrée peut être accrue.En particulier, on obtient de la place pour de grandes fenêtres de refroidissement 28, aussi bien entre les ailettes de refroidissement 10 de la bride de frein 5 qu'entre les ailettes de refroidissement 12 de la bride d'embrayage 6. On obtient une économie supplémentaire de place très notable gracie au fait que les cylindres d'actionnement du dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 sont logés chacun en majeure partie à l'intérieur de l'un des ressorts à boudin 15, chaque cylindre d'actionnement comportant un corps mobile 29 muni d'un collet de retenue 30 destiné à l'une des extrémités du ressort à boudin correspondant 15. Les ressorts à boudin 15 sont en majeure partie encastrés chacun dans un creux en forme de cuvette 31 du disque de pression 2.A côté de ces creux en cuvette 31, le dispositif primaire à piston et à cylindre 14 s'applique au disque de pression 2 par ses nombreux pistons 33 guidés chacun dans une protubérance en forme de godet 32 de la bride 5, de sorte que les creux en forme de cuvette 31 du disque de pression et les protubérances en forme de godet 32 de la bride 5 coopèrent deux d deux en tant qu'ailettes de ventilateur. Dans le dispositif de la figure 2, pour l'amenée du milieu sous pression est prévu un raccord à deux conduits, entourant l'arbre 21 avec un faible espacement, coaxial à celui-ci, muni d'un rotor extErieur 34 accouplé par bride au moyeu 1, d'un stator intérieur 35 et de deux roulements à rouleaux 36 interposés. De chacun des nombreux cylindres d'actionnementdes deux dispositifs 14 et 16 part tout d'abord un court tronçon de tuyau 37, 38 menant au rotor 34 qui présente, pour chacun des deux dispositifs 14 et 16, un conduit collecteur 39, 40 se prolongeant dans le stator 35.Le conduit collecteur 39 appartenant au dispositif primaire à piston et à cylindre 14 est à nouveau relié par un tuyau 41 à la source de milieu sous pression 42 qui peut être mise en service et hors service et de même, le conduit collecteur 40 appartenant au dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 est relié par un tuyau 43 à la source de milieu sous pression 26 dont la pression de sortie peut être adaptée à la vitesse de rotation de la machine. Comme on l'a déjà dit, si la source de milieu sous pression 42 pouvant être mise en service et hors service comporte en outre un régulateur de pression 44 correspondant au régulateur 27 de l'autre source 26, c'est afin d'adapter aux variations de la force de ressort la force antagoniste disponible au disque de pression 2 pour surmonter la force de ressort liée à la vitesse de rotation. On remarquera pour terminer que pour adapter simplement de façon discontinue l'angle de patinage du frein à ressort de pression à la vitesse de rotation de service de l'arbre 21 qui passe àtravers le moyeu 1, les cylindres d'actionnement du dispositif supplémentaire à piston et à cylindre 16 peuvent aussi former des groupes pouvant être alimentés séparément en milieu sous pression, si les troncons de tuyau 38 sont réunis d'une façon modifiee en conséquence. REVENDICATIONS 1. Frein à ressort de pression susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression, du type comportant un disque de pression disposé de manière à pouvoir coulisser axialement sur un moyeu, poussé par un dispositif de ressort de pression contre un anneau de friction et pouvant être écarté de l'anneau sous pression par un dispositif à piston et à cylindre relié à une source d'un milieu sous pression qui peut être mise en service ou hors service, frein caractérisé par le fait que le dispositif de ressort à pression (15) est maintenu contre un dispositif supplémentaire à piston et à cylindre (16) qui, pour l'adaptation de la pression de ressort à la vitesse de rotation de service de l'arbre (21) qui passe à travers le moyeu (1), est relié à une source de milieu sous pression (26) dont la pression est variable par paliers ou de façon continue. 2. Frein selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif supplémentaire à piston et à cylindre (16) est formé de plusieurs cylindres d'actionnement espacés entre eux et distribués autour du moyeu (1). 3. Frein selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les cylindres d'actionnement du dispositif supplémentaire à piston et à cylindre (16) forment au moins deux groupes pouvant être alimentés séparément en milieu sous pression. 4. Frein selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le dispositif de ressort de pression est formé de plusieurs ressorts à boudin espacés entre eux et distribués autour du moyeu, caractérisé par le fait que chacun des cylindres d'actionnement (16) est logé en majeure partie à l'intérieur de l'un des ressorts à boudin tel5) et que chaque cylindre d'actionnement comporte un corps mobile (29) présentant un collet de retenue (30) pour l'une des extrémités du ressort à boudin (15) dont il s'agit. 5. Frein selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif supplémentaire à piston et à cylindre (16) présente la brume d'un anneau circulaire concentrique au moyeu (1), logeant en majeure partie le dispositif de ressort de pression (15) et pénétrant dans un évidement en anneau circulaire (17) du disque de pression (2). 6. Frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la source de milieu sous pression (26) prévue pour actionner le dispositif supplémentaire à piston et à cylindre (16) présente, pour son entraînement, une transmission (27) menant à l'arbre (21) qui passe à travers le moyeu (1). 7. Frein selon la revendication 6, caractérisé par le fait que dans la transmission (27) est interposé un multiplicateur de vitesse de rotation dépendant de la force centrifuge. 8. Frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la source de milieu sous pression (42) pouvant être mise en service et hors service, prévue pour charger le frein a ressort de pression, comporte un régulateur de pression (44) correspondant au régulateur (27) de l'autre source (26). 9. Frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il est complété de manière en elle-même connue pour former un dispositif combiné d'embrayage à friction et de frein, actionné par un milieu sous pression, dans lequel le disque de pression (2), une fois écarté de l'anneau de friction de frein (3) peut être poussé par son autre face contre un anneau de friction d'embrayage (4) par le dispositif à piston et à cylindre prévu pour charger le frein à ressort de pression.