Brevet FR2296793A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne un dispositif de réglage de course inclus dans un système de commande pour frein à friction de véhicule routier ou ferroviaire, Dans le secteur des transports ferroviaires, la quasi-généralité des véhicules est freinée à l'aide de systèmes pneumatiques de commande comprenant des cylindres ou des blocs de freinage. Ceux-ci, en réponse è un ordre de serrage, agissent par l'intermédiaire d'une transmission mécanique sur des organes de friction adjoints selon le ças aux roues des véhicules ou à des disques calés sur lueurs essieux. On cherche d'habitude è ajuster automatiquement la course d'approche de l'organe de friction à une valeur fixée.Opéré par un "régleur", cet ajustement permet de tenir compte de l'usure subie par l'organe de friction tout en évitant de recourir à un cylindre de frein - ou bloc de freinage - montrant des dimensions exagérées et une consommation excessive d'air. En fonction de la conception du véhicule, le régleur est placé, soit sur la timonerie reliant l'organe pneumatique de commande aux organes de friction, soit dans l'organe de commande entre le piston de cet organe et la tige liée à l'organe de friction, Dans ce dernier cas, la course et l'effort cotoenuniqués lors d'un freinage,au aupiston, par la pression de commande sont transmis à la tige par l'intermédiaire du régleur. La réalisation la plus fréquente de ce type de régleur comprend une tige filetée ou taraudée à pas réversible et deux écrous montés cOte à côte juxtaposés ou superposés sur la tige. La structure des régleurs à deux écrous est complexe ; on a donc tenté de la simplifier en ne faisant intervenir qu'un seul écrou. Enveloppé par un manchon, l'écrou présente deux faces de friction opposées déstinées à coopérer alternativement avec deux butées prévues en opposition dans le manchon. Il doit être noté qu'une butée élastique rapportée au corps arrête l'écrou dès que la course de la tige dépasse une certaine valeur. Les régleurs de ce type ont une qualité qui se révèle être parfois un défaut : le rattrapage de course y est possible dans les deux sens, c'est-à-dire en sortie et en rétraction. Or, la faculté de rétraction automatique de la tige ntest pas toujours indipensable et elle a surtout l'inconvénient d'impliquer un risque de recul intempestif lorsque le sabot subit un choc. Ce risque est amplifié avec les appareils blocs ou cylindres à action directe, dénués de timonerie suffisamment longue et élastique entre le sabot et la tige. Il serait par conséquent préférable d'utiliser un régleur à "simple effet", c'est-à-dire produisant exclusivement un ajustement de course par sortie de la tige. L'invention a pour objet un dispositif de réglage automatique de course pour frein à friction, comportant dans un corps une tige de transmission de l'effort de freinage, immobilisée en rotation et interposée entre un organe de commande et un organe de friction, un organe de rattrapage lié à la tige au moyen d'un filetage à pas réversible, un manchon qui entoure l'organe de rattrapage et qui est monté normalement immobile en rotation dans le corps, une liaison mécanique reliant ledit manchon à l'organe de commande de freinage, une butée avant prévue sur le manchon et agencée pour coopérer avec une butée arrière de l'organe de rattrapage de manière à solidariser en rotation le manchon et l'organe de rattrapage et une butée arrière prévue sur le manchon pour coopérer avec une butée avant de l'organe de rattrapage. Selon l'invention, le dispositif de réglage de course comporte une douille montée coaxialement à l'organe de rattrapage, déplaçable axialement mais immobilisée en rotation par rapport au manchon et susceptible d'être arrêtée par une butée avant fixe du corps, une butée avant de la douille étant susceptible de coopérer avec une deuxième butée arrière de l'organe de rattrapage et qui est conformée de manière à solidariser en rotation l'organe de rattrapage et la douille lorsque ces dernières butées sont en contact l'une avec l'autre et des moyens élastiques sollicitant la douille vers l'organe de rattrapage. La combinaison de ces éléments assure un fonctionnement "simple effet" et un blocage satisfaisant de l'écrou. Le rattrapage normal du jeu s'applique à toute situation autre que celle du réglage manuel. D'autre part, on entend par "organe de rattrapage" un écrou ou une vis monté sur un filetage ou dans un taraudage de la tige. Des seconds moyens élastiques peuvent solliciter la première butée arrière de l'organe de rattrapage en direction de la butée avant correspondant du manchon et de la butée avant de la douille. Si l'effort des seconds moyens élastiques sur l'organe de rattrapage est supérieur à l'effort exercé par les premiers moyens élastiques sur la douille, l'organe de rattrapage subit - au repos et dans une course normale d'approche - un double blocage arrière. De la sorte, un choc subi dans le sens du recul par l'organe de friction est absorbé sans déréglage par le dispositif. Le réglage de course s'effectue lors du desserrage. Des troisièmes moyens élastiques peuvent solliciter la tige de transmission dans le sens du serrage de l'organe de friction de manière à assurer lors du desserrage une résistance au recul par rapport au manchon et à permettre ainsi au manchon de faire tourner l'organe de rattrapage sans entrainer la tige. Ces troisièmes moyens élastiques doivent fournir à la tige un effort inférieur à la rection des premiers et seconds moyens élastiques sous peine de voir l'organe de rattrapage se déverrouiller au repos. Un organe de frottement procurant un effet constant et fidèle peut Stre interposé entre la tige et le corps pour assister ou remplacer les troisièmes moyens élastiques en provoquant un effort de réaction ou recul de la tige. Un roulement de butée peut etre interposé directement entre la butée arrière du manchon et la butée avant de l'organe de rattrapage. De la sorte, en supposant la présence des troisièmes moyens élastiques, on peut supprimer les deuxièmes moyens élastiques. Quand le dispositif est au repos, organe de rattrapage est appliqué contre le roulement de butée par les troisièmes moyens élastiques tout en étant dégagé de la butée avant du manchon, mais immobilisé en rotation par la butée avant de la douille. Le réglage de course se produit au serrage. Les troisièmes moyens élastiques peuvent être constitués par un ressort logé dans la tige et prenant appui sur une coupelle qui présente des doigts radiaux, traversant des fentes longitudinales d'un prolongement tubulaire de l'organe de rattrapage et prenant appui eux-mêmes sur le corps. Le ressort est de préférence constitué par plusieurs ressorts élédentaires montés en série. Pour que soit amélioré le verrouillage en rotation de l'organe de rattrapage, celui-ci peut présenter sur l'une au moins de ses deux butées arrière des éléments de blocage conçus pour coopérer avec des éléments conjugués de la butée avant du manchon et/ou respectivement de la douille. Les éléments de blocage seront des crans, des dents à pentes égales ou différentes, des stries, etc La hauteur des éléments de blocage est déterminée de manière à être inférieure au débattement axial entre l'organe de rattrapage et la butée - ou le palier de butée avant - du manchon. Comme il a déjà été mentionné, l'organe de rattrapage peut comporter un prolongement tubulaire. Ce prolongement peut présenter un épaulement sur lequel prennent appui les premiers moyens élastiques. Afin de simplifier la structure du dispositif, l'organe de rattrapage peut constituer l'organe de réglage manuel, c'est-à-dire l'organe qui permet à un opérateur muni d'une clé de faire reculer l'organe de friction pour changer le sabot ou la semelle et de rétablir ensuite le jeu normal de fonctionnement entre les sabots de frein et la roue. L'invention peut etre réalisée de différentes manières. Deux d'entre elles ont été représentées à titre d'exemples non limitatifs sur les figures annexées - la figure 1 montre en coupe schématique un bloc de freinage ferroviaire au repos muni conformément à l'invention d'un régleur qui comprend un écrou unique maintenu au repos par un double blocage arrière.; - la figure la est une vue de détail agrandie de la figure 1 - la figure 2 représente également au repos une variante de réalisation faisant usage d'un écrou unique maintenu au repos par un simple blocage arrière ; - la figure 3 est un schéma de cylindre de frein pneumatique ferroviaire à régleur "double blocage" selon l'invention ; et - la figure 4 représente schématiquement le régleur "double blocage" dans son application à une timonerie de poussée. Le dispositif représenté sur les dessins reçoit un effort d'entrée symbolisé par les flèches fl et fournit un effort de sortie symbolisé par les flèches f2. Dans la description, ci-dessous, on désigne par butée avant toute butée orientée dans la direction des flèches F f1,f2 > et par butée arrière, toute butée orientée dans la direction opposée. Le bloc de freinage ferroviaire dessiné sur la figure 1 comporte un cylindre de frein pneumatique CF fixé de manière démontable à un corps CO, deux leviers de frein jumelés LF, un régleur à écrou unique E capable d'effectuer en un seul cycle de freinage une longue course de rattrapage et une tige ou bielle de frein BF sur laquelle est articulé un sabot de friction SF. Par longue course de rattrapage, on désigne la course utile du piston P du cylindre CF divisée par le rapport K des bras des leviers de frein LF. Le piston P du cylindre est relié au régleur par les leviers de frein LF ; quand, par suite d'une augmentation de pression, le piston P se déplace vers la gauche en comprimant le ressort de rappel Rp pour commander un freinage, les leviers LF pivotent autour de l'axe inférieur A1 et transmettent au régleur par l'intermédiaire des pivots A2 une course divisée et un effort amplifié dans le rapport K. De fait, les pivots A2 sont solidaires d'un manchon M enveloppant l'écrou de façon à pouvoir lui transmettre l'effort de freinage. Une douille D est montée coaxialement au manchon de manière à pouvoir coulisser par rapport à lui au moyen de cannelures 1 ou d'autres moyens d'assujettissement tels que clavettes ou pions mobiles dans des rainures. Par conséquent, le manchon M, immobilisé en rotation par sa liaison avec les leviers LF empoche la douille D de tourner. La douille possède deux cames ou pions latéraux 2 ; l'un de ces pions a été figuré en 2' afin de montrer comment il doit collaborer avec une butée annulaire 3 prévue sur le corps du bloc et éventuellement réglable axialement. La distance A entre 2 et 3 constitue la course d'approche nominale à respecter. L'écrou possède un prolongement tubulaire caractéristique portant la douille à glissement et formant un tube T de réglage manuel ; ce tube laisse dépasser au dehors du bloc une queue, par exemple à quatre ou six pans, autorisant à l'aide d'un outil la mise en rotation de l'écrou et par conséquent le recul de la bielle de frein lorsqu'on veut remplacer le sabot et pour cela le ramener à sa position de recul maximal. En appui sur un roulement de butée 4 à aiguilles, un ressort de poussée R1 est disposé entre le manchon et l'écrou. Il tend à appliquer une première butée arrière 5 de l'écrou contre une butée avant 6 ménagée à l'intérieur du manchon. Entre un appui de la partie arrière de la douille et un épaulement prévu sur le tube, on trouve un ressort R2 en appui sur un roulement de butée 7 à aiguilles. Le ressort R2 tend à appliquer une butée avant 13 de la douille contre une deuxième butée arriere 14 de l'écrou. Les butées 5, 6 sont crantées, striées ou pourvues de plages de friction conjuguées afin d'assurer une application satisfaisante de l'écrou sur ie manchon permettant d'absorbersans déréglage un choc arrière sur le sabot. De même, les butées 13, 14 sont crantées, striées ou pourvues de plages de friction conjuguées pour absorber sans déréglage un choc arrière sur le tube. Sur la figure 1, les crantages prévus sur les butées 5, 6 et 13, 14 ont été indiqués par les reperes C1, respectivement C2. Un ressort de poussée R3 appliqué sur une coupelle CA au moyen d'un roulement de butée 8 à aiguilles est logé à l'intérieur du tube T et de la bielle BF. Le ressort R3 tend à repousser la bielle hors du corps du bloc, mais avec un effort inférieur à celui qui résulte de RI et R2. La coupelle d'appui CA, dotée d'oreilles 9 traversant des fentes longitudinales 10 du tube T, est appliquée sur le corps par l'intermédiaire d'un roulent de butée 11 à aiguilles. Afin de conserver une poussée suffisante malgré la sortie de bielle afférente à l'usure du sabot, le ressort R3 se compose de deux (ou trois) ressorts en série guidés par une broche 12 fixée à la coupelle CA ; la broche pourrait assi bien outre solidaire du tube T ou de la bielle BF. Dans le régleur schématisé sur la figure 2, le montage du ressort R2 est modifié. Le ressort R2 s'applique sur une rondelle su-2portée par les oreilles 9. De plus, le ressort Rl est supprimé. Contrahrement à l'exemple précédent, l'écrou E est appliqué au repos par la douille D et la bielle BF contre le roulement 4 tout en restant dégagé de la butée 6 du manchon ; cette application est due à la fois aux ressorts R2 et R3. Le réglage da course s'effectue lors de la course de serrage sous'effet du ressort R3. Dès lors qu'on incorpore à un cylindre de frein le régleur selon l'invention (figure 3), l'emplacement et la constitution de l'écrou sont nécessairement modifiés. Le piston P est solidaire d'un tube de guidage qui constitue le manchon M. La douille D possède au moins un pion radial 20, capable de glisser dans une fente longitudinale 21 du manchon et dans une encoche 22 du corps. Le fond 23 de 11 encocha forme la butée avant qui arrête la douille au terme de la course nominale. L'écrou présente un prolongement tubulaire 24 et des oreilles 25 permettant le réglage manuel. L'emplacement des ressorts R1 et R2 est inversé par rapport à celui de la figure 1, tandis que la broche de guidage du ressort R3 est fixée à la bielle de frein. Les principaux éléments du dispositif conforme à l'invention sont également reconnaissables sur le schéma de la figure 4. I1 s'agit à présent d'un régleur pour timonerie de poussée. Dans le corps CO du régleur est logé le manchon M ; ce dernier comprend deux parties, l'une Ml non rotative, l'autre M2 formant le tube de réglage manuel. Bien entendu, le couple exercé par l'opérateur sur M2 pour réaliser un réglage manuel devra surmonter le couple résistant produit par un encliquetage 26 ou une friction existant entre Ml et M2. Les régleurs représentés sur les figures 1 à 4 comportent des soufflets 30, 31, 32, 33 et des joints à lèvre 34, 35, 36 pour lutter contre la pénétration de la poussière et de la boue. Le fonctionnement du dispositif de réglage de course va maintenant être décrit en regard du bloc de freinage des figures 1 et 2. Celui des dispositifs illustrés par les figures 3 et 4 s'en déduit de manière évidente. En position de repos, les éléments mobiles P, LF, M, D, E, BF du bloc de freinage occupent les positions dessinées sur la figure 1. Le déclenchement dlun freinage entraine une augmentation de pression dans la chambre située à droite du cylindre CF ; le piston P se déplace donc vers la gauche en comprimant le ressort Rp et fait pivoter les leviers LF en sens antihoraire autour de l'axe A1. Le manchon M avance vers la gauche et, par sa butée avant 6 en prise sur la butée 5 de l'écrou au moyen des crantages C1, entrains l'écrou E et la bielle BF. Bien qu'il soit vissé sur un filetage réversible, l'écrou E est empêché de tourner par le crantage C1 et cette interdiction vaut non seulement pour une course d'approche "A", mais aussi lorsque La bielle parcourt une distance supplémentaire par suite d'une usure de la semelle de friction. La douille D, appliquée au repos et pendant la course d'approche A par le ressort R2 contre la deuxième butée 14 de l'écrou E, renforce le blocage de l'écrou ; mais lors de la course supplémentaire, la douille D est arrêtée sur la butée 3 et laisse les crantages C2 se dégager l'un de l'autre. La course élastique de serrage du frein accentue ce dégagement des crantages C2. Au moment du desserrage, la restitution de course élastique par la bielle BF ne peut provoquer la rotation de l'écrou E, car les crantages Cl restent appliqués l'un sur l'autre. Le ressort de rappel Rp fait revenir vers la droite le piston P et le manchon M alors que la bielle BF marque une résistance au recul en particulier gracie au ressort R3. Cette résistance au recul pourrait Btre également produite par des segments de friction à colliers plastiques. La butée 5 de l'écrou E se dégage donc de la butée 6 d'une distance légèrement supérieure à la hauteur des crantages C1 et le ressort de rattrapage R1 fait tourner l'écrou E sur le filetage de la bielle BF. Le déplacement de l'écrou sur la bielle vers la droite se poursuit jusqu'à ce que les crantages C2 reviennent en prise par les butées 14, 15. L'écrou E est désormais immobilisé en rotation alors que la bielle BF reste en saillie par rapport au corps du bloc d'une distance supplémentaire égale au supplément de course qu'elle avait da effectuer au serrage par rapport au jeu normal A majoré dela course élastique de serrage. Un réglage manuel opéré pour faire reculer le sabot afin de changer la semelle est réalisé par une mise en rotation de la queue du tube T à l'aide d'un outil. Le couple nécessaire au réglage doit simplement Btre supérieur au couple résistant opposé par les crantages C1, C2. Le régleur de la figure 2 fonctionne d'une manière un peu différente. Au repos, l'écrou E est repoussé vers la gauche contre le roulement de butée 4 du manchon par la douille D et la bielle BF sous les effets conjugués des ressorts R2 et R3. Les crantages C1 sont dégagés l'un de l'autre alors que les crantages C2 sont en prise et empêchent l'écrou E de tourner. Pendant une course de serrage n'excédantpas A, le déplacement du piston P entraîne une avance vers la gauche du manchon M accompagné par l'écrou E et la bielle BF que repoussent les ressorts R2, R3. Dès que la course dépasse A, la douille D s'arrête et les crantages C2 se dégagent l'un de l'autre. Le ressort R3 poussant la bielle vers l'avant, celle-ci fait tourner l'écrou E sur son roulement de butée 4. Quand le sabot de frein atteint la roue, l'écrou E se dégage du roulement 4 de butée et les crantages C1 entrent en prise. La transmission de l'effort de freinage s'effectue dès lors par l'intermédiaire des crantages C1. Comme dans le cas précédent, la course élastique de la bielle BF n'entraîne aucun déréglage. Su desserrage, tandis que la bielle BF reste en saillie vers la gauche, le manchon M est rappelé vers l'arrière ; les crantages C1 se dégagent l'un de l'autre et le roulement 4 vient s'appliquer sur écrou E en provoquant immédiatement l'engagement des crantages C2 entre eux. Le retour à la position de repos s'effectue ensuite avec l'écrou bloqué par les crantages C2. On peut apporter au dispositif décrit des modifications évidentes pour l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. L'organe de rattrapage, ici représenté sous la forme d'un écrou, pourrait être une vis engagée dans une tige de frein taraudée. Le réglage manuel peut être opéré au moyen d'une vis tangente engrenant avec une couronne capable de faire tourner l'organe de rattrapage, le manchon ou même la douille. D'autre part, le dispositif de réglage décrit peut être transformé sans difficulté pour travailler en traction au lieu d'opérer en poussée. On peut supprimer les verrouillages par crans frontaux de l'écrou et leur substituer des verrouillages périphériques au moyen de ressorts de torsion. Enfin, le dispositif s'applique à tous les appareils de commande de freinage à friction, notamment à ceux des véhicules ferroviaires, ou routiers. Les éléments de blocage prévus sur les butées de l'organe de rattrapage, du manchon et de la douille peuvent avantageusement étre cons titubés par des crantages radiaux qui constituent une surface d'appui et de blocage de forme générale annulaire plane, ce qui évite l'effet de coincement conique des butées connues pour les organes de rattrapage de jeu à filetage réversible. Dans l'hypothèse où le ressort R3 ne peut pas pousser la bielle BF vers la gauche de la figure dans la variante de réalisation de la figure 2, par exemple par suite d'un blocage relatif du bras de suspension du sabot de friction SF, le rattrapage du jeu ne s'effectue pas pendant l'avance du sabot de frein vers la roue mais pendant la course de recul du manchon M sous l'action du ressort Rp. La poussée du manchon M sur le roulement de butée 4 entraîne l'écrou E vers la droite de la figure aussi longtemps que les crantages C2 ne sont pas en prise. En fonctionnement normal, le ressort R3 de la figure 2 permet de rattraper un jeu supérieur à la course d'actionnement du manchon M par le piston P du cylindre de frein. R'EVNDICÂTI0NS 1) Dispositif de réglage automatique de course pour frein à friction, du type comportant dans un corps une tige de transmission de effort de freinage, immobilisée en rotation et interposée entre un organe de commande et un organe de friction, un organe de rattrapage lié à la tige au moyen d'un filetage à pas révêrsible, un manchon qui entoure l'organe de rattrapage et qui est monté normalement immobile en rotation dans le corps, une liaison mécanique reliant ledit manchon à l'organe de commande de freinage, une butée avant prévue sur le manchon et agencée pour coopérer avec une butée arrière de l'organe de rattrapage pour solidariser en rotation le manchon et l'organe de rattrapage et une butée arrière prévue sur le manchon pour coopérer avec une butée avant de l'organe de rattrapage, caractérisé en ce qu'li comporte une douille montée coaxialement à l'organe de rattrapage, mobile axialement mais immobilisée en rotation par rapport au manchon et susceptible d'être arrêtée par une butée avant fixe du corps, une butée avant de la douille étant susceptible de coopérer avec une deuxième butée arrière de l'organe de rattrapage de manière à solidariser en rotation l'organe de rattrapage avec la douille lorsque ces dernières butées sont en contact l'une avec l'autre, et des moyens élastiques sollicitant la douille vers l'organe de rattrapage. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des seconds moyens élastiques sollicitent la première butée arrière de l'organe de rattrapage en direction de la butée avant correspondante du manchon et de la butée avant de la douille. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des troisièmes moyens élastiques sollicitent la tige de transmission dans le sens du serrage de l'organe de friction. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un roulement de butée est interposé directement entre la butée arrière du manchon et la butée avant de l'organe de rattrapage. 5) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les troisièmes moyens élastiques sont constitués par au moins un ressort logé dans la tige et prenant appui sur une coupelle qui présente des doigts radiaux traversant des fentes longitudinales d'un prolongement tubulaire de l'organe de rattrapage et prenant appui eux-mbmes sur le corps 6) Dispositif selon l'une quelconque-des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'au moins un organe de friction est interposé entre la tige de transmission et le corps pour provoquer un effort de réaction au recul de la tige suffisant pour permettre le rattrapage du jeu. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de rattrapage présente sur sa première butée arrière des éléments de blocage aptes à coopérer avec des éléments conjugués de la butée avant du manchon pour verrouiller en rotation ledit organe de rattrapage quand celui-ci est au contact du manchon. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe de rattrapage présente sur sa deuxième butée arribre-des éléments de blocage aptes à coopérer avec des éléments conjugués de la butée avant de la douille pour verrouiller en rotation ledit organe de rattrapage dès lors que celui-ci est au contact de la douille. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que organe de rattrapage comporte un prolongement tubulaire présentant un épaulement sur lequel prennent appui les premiers moyens élastiques. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe de rattrapage comporte un prolongement tubulaire constituant un organe de réglage manuel. 11) Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les surfaces d'appui et de blocage prévues sur la première butée arrière de l'organe de rattrapage et la butée avant du manchon et/ou sur la butée arrière de l'organe de rattrapage et la butée avant de la douille sont constituées par des crantages radiaux aménagés sur une surface de butée de forme générale annulaire plane.