Brevet FR2305643A1 — publié le 19761022

La présente invention concerne un cylindre de frein à ressort équipant un véhicule et doté d'un dispositif de desserrage mécanique. L'invention concerne plus particulièrement un cylindre de frein à ressort comprenant un corps, un piston sollicité dans un sens par au moins un ressort de freinage et dans l'autre sens par la pression d'un fluide admis dans une chambre de desserrage, un dispositif de desserrage mécanique de secours à deux éléments coopérants constitués par un écrou et une vis et dont l'un peut être mis en rotation manuellement par rapport à l'autre afin de déplacer le piston vers une position-de desserrage du frein. Comme on le sait, un tel dispositif est indispensable pour permettre de déplacer le véhicule malgré une insuffisance de pression du fluide de desserrage. Il existe de nombreux dispositifs de desserrage mécanique. Leur inconvénient majeur est de nécessiter après une opération manuelle de desserrage de secours une nouvelle intervention manuelle pour réarmer le cylindre. L'invention a donc notamment pour but de permettre de réarmer, avec un minimum d'effort et par des moyens simples et fiables, un cylindre de frein à ressort pourvu d'un dispositif de desserrage mécanique. Selon l'invention, les deux éléments de desserrage coopèrent par l'entremise d'un filetage réversible, tandis qu'un verrou est disposé dans le corps de manière à pouvoir bloquer la vis, l'écrou ou le piston afin de maintenir ce dernier en position de desserrage du frein. L'épithète "réversible" signifie qu'un effort axial modéré appliqué dans lrun ou l'autre sens à l'élément de desserrage capable de translation suffit à faire tourner l'autre élément. Grâce au filetage réversible, le desserrage mécanique de secours peut être effectué rapidement et le réarmement du cylindre peut être réalisé semi-automatiquement u̲ utomatiquement par un déclenchement respectivement manuel ou automatique du verrou. On conçoit que l'écrou et la vis jouent des roules symétriques. Dans un premier mode de réalisation, l'écrou est logé dans un prolongement tubulaire du piston et il est solidaire de ce prolongement, d'une part, en rotation et, d'autre part, en translation dans le sens du desserrage mécanique, la vis étant montée libre en rotation sur le fond du corps tout en étant axialement solidaire du fond ; inversement, dans un deuxième mode de réalisation, l'écrou est constitué par une pièce tubulaire fixée au fond du corps avec liberté de rotation, la vis étant formée par un prolongement du pison. De même, la fonction de desserrage peut être assurée avec ou sans recul du piston proprement dit, seul étant réalisé un échappement d'un élément transmetteur d'effort taraudé ou fileté et lié de manière télescopique au piston. L'écrou peut être monté libre en translation dans le prolongement tubulaire du piston entre, d'une part, une butée prévue sur ledit prolongement et assurant la solidarité en translation de l'écrou avec le piston lors du desserrage mécanique et, d'autre part, une butée de sécurité prévue sur la vis. De la sorte, l'usure du filetage réversible est réduite au minimum. Le verrou peut comporter un doigt capable de se mouvoir entre une position de verrouillage dans laquelle il bloque le piston en position de desserrage et une position de déverrouillage dans laquelle il s'efface afin d'autoriser le déplacement du piston vers sa position de serrage. I1 est avantageux que le doigt soit sollicité vers sa position de déverrouillage par la pression de fluide régnant dans la chambre de desserrage. Dans ce cas, après un desserrage de secours, il assure un déverrouillage automatique du piston dès que la pression de desserrage dépasse une certaine valeur ; de plus, il peut former en position de déverrouillage un indicateur de déblocage en dépassant hors du corps du cylindre. Le doigt peut également être sollicité par un ressort vers la position de verrouillage ou la position de déverrouillage. Le verrou peut comporter une roue dentée ou à rochet solidaire de l'élément tournant de desserrage mécanique, un tenon ou au moins un cliquet étant associé à la roue pour permettre son échappement et par suite le réarmement du piston. I1 peut, par exemple, s'agir d'un tenon ou d'un cliquet logé sur le corps, ou encore de cliquets intégrés à la clé dont l'opérateur se sert pour effectuer le desserrage mécanique. Pour empêcher le piston de tourner sous l'effet du couple de desserrage manuel, il est prévu sur le corps et/ou sur le piston un organe immobilisant le piston en rotation ou parant à un glissement rotatif entre le ressort et le piston. La description non limitative qui va suivre en regard du dessin annexé fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique - la figure unique représente en coupe un cylindre de frein à ressort pour véhicule ferroviaire, ce cylindre étant muni du dispositif de desserrage mécanique conforme à l'invention. L'appareil dessiné comprend un corps 1 et un piston 2 mobile dans le corps et soumis à deux actions antagonistes : celle d'un puissant ressort 4 logé dans une chambre 5 et celle résultant d'une pression d'air admise par un raccord 6 dans une chambre 7. Le piston 2 déplace une bielle 3 et lui transmet un effort de freinage quant l'action du ressort devient prédominante. Des joints d'étanchéité 8 et 9 isolent la chambre 7 respectivement de la chambre 5 et de l'atmosphère. Comme on le sait, le desserrage du frein est obtenu par l'établissement d'une pression pneumatique suffisante dans la chambre 7, le ressort 4 étant ainsi comprimé et le piston 2 occupant sa position extrême de recul (position extrême située à gauche sur le dessin) ; le serrage du frein est obtenu par une diminution de la pression commandée dans la chambre 7, permettant au ressort 4 de repousser le piston 2 vers la droite pour faire avancer la bielle 3. Si l'on considère à présent le dispositif de desserrage mécanique représenté, celui-ci comporte deux éléments essentiels coopérant au moyen d'un filetage réversible F. On entend par filetage "réversible" un filetage å pas important, en tout cas suffisant pour que le ressort 4 puisse provoquer la rotation de l'un des éléments en exerçant son effort sur l'autre. Dans l'exemple représenté, l'un des éléments est une vis 10, l'autre est un écrou 20. La vis 10 est montée dans le fond 12 du corps 1 au moyen d'un roulement axial 13 et d'un roulement de butée 14 ; bloquée par un bouchon fileté 15 qui est fixé sur le fond 12, la vis 10 est immobilisée en translation par rapport au corps 1. L'écrou 20 est monté libre en translation dans un tube 21 solidaire du piston 2 et il est immobilisé en rotation par rapport au tube grace à une clavette 37 engagée dans une longue rainure du tube. Une rondellé 38 portée par la vis limite le déplacement de l'écrou vers la droite. Le tube 21 présente à son extrémité opposée à la chambre de pression 7 un rebord annulaire 21a formant butée. Celle-ci permet de solidariser l'écrou 20 avec le piston lors du desserrage mécanique. On comprend ainsi que la rotation de la vis 10 dans le sens de la flèche f entraine le recul du piston 2 à l'encontre du ressort 4 et, à l'inverse, que le recul dudit piston 2 depuis sa position de serrage provoque la rotation de la vis 10 dans le même sens. Le tube 21 est fixé au piston 2 grâce à un écrou 24. Celui-ci est engagé sur une partie filetée du tube 21 à pas inverse de celui de la vis 10 pour serrer le piston 2 contre un épaulement annulaire extérieur 41 du tube 21 ; de plus, un joint 25 assure l'étanchéité de la liaison des deux pièces 21 et 22. I1 va de soi que la jonction tube-piston pourrait être soudée. Un axe transversal 26 est monté dans le corps 1 afin de reposer sur et/ou d'être maintenu en contact avec un méplat 27 du piston de la sorte, le couple de rotation introduit par le filetage réversible F n'entraine pas de mise en rotation du piston 2. Dans une forme d'exécution non représentée, le moyen empêchant la rotation du piston est constitué par des saillies prévues sur le fond 12 et sur le piston 2 pour entrer en butée avec les extrémités du ressort hélicoïdal 4. A la limite, un soin particulier apporté à la réalisation de la surface d'appui des extrémités du ressort suffit à empêcher la rotation du piston. Un verrou transversal V constitué par un doigt 30 est logé axialement mobile de façon étanche dans un alésage transversal 31 du corps 1 au moyen d'un joint d'étanchéité torique 32 et d'un segment racleur 33. Une clavette 34 engagée transversalement dans l'alésage 31 pénètre dans une encoche longitudinale 42 du doigt 30 de manière à constituer butée de fin de course pour ledit doigt 30 dans les deux sens. Dans la position indiquée en traits pleins, la tête 36 du doigt 30 fait saillie dans la chambre 7 afin de bloquer le piston 2 en position de desserrage alors que la pression d'air règnant-dans ladite chambre 7 est insuffisante pour équilibrer la force du ressort 4 : dans la position 30a figurée en tirets, la tête 36 est rentrée dans l'alésage 31 sous l'effet de la pression règnant dans la charre 7, le doigt 30 faisant saillie à l'extérieur du corps et donnant ainsi à ltopérateur une indication de déverrouillage. Le cylindre de frein à ressort décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante Dans la position dessinée correspondant à la mise hors service du cylindre consécutivement à un desserrage de secours, le piston 2 est bloqué en position de recul par la tête 36 du verrou V. La réalimentation en air comprimé entrain une augmentation de la pression régnant dans la chambre 7 et, à partir d'une certaine valeur de pression déterminée par la section de l'alésage 31 et par les frictions que subit le doigt 30, l'effacement de la tête 36 ; de toutes manières, le doigt 30 ne peut rentrer qu'après avoir été soulagé de l'effort axial du ressort 4, c'està-dire au début du recul du piston 2 vers sa butée 23. Quand le conducteur du véhicule déclenche un freinage à ressort, une valve non représentée reliée par une conduite au raccord 6 produit dans la chambre 7 une diminution de pression qui est éventuellement modulable jusqu'à une valeur nulle par une commande de sécurité de la valve ; le ressort 4 se détend et repousse le piston 2 vers la droite tandis que le tube 21 entrain vers sa position 20a (à droite) l'écrou 20 par le moyen du rebord 21a et déplace la bielle 3 qui applique le frein. Par l'intermédiaire du filetage réversible F de la vis 10, l'écrou 20 provoque la rotation de ladite vis 10 sur quelques tours dans le sens inverse de la flèche f puisque l'écrou 20 est immobilisé en rotation par la clavette 37 et que le piston 2 ne peut tourner en raison de la présence de l'axe 26 coopérant avec le méplat 27. Pour desserrer le frein à friction, le conducteur commande dans la chambre 7 une reprise de pression qui provoque le recul du piston 2 et la compression du ressort 4. L'écrou 20 se trouvant dans sa position 20a reste dans cette position et la vis 10 ne tourne pas. Afin de desserrer le frein du véhicule pour déplacer ce dernier malgré l'impossibilité de faire monter la pression pneumatique dans la chambre 7, l'opérateur place une clé sur les pans de la tête extérieure de manoeuvre 16 de la vis 10 et fait tourner ladite vis 10 dans le sens de la flèche f. L'écrou 20 est ainsi forcé de reculer d'abord à vide jusqu'à la butée 21a, puir --r entraînant le tube 21 et le piston 2 et provoquant la compression du ressort 4. Un ressort de rappel non représenté lié à la bielle 3 ou à la timonerie de freinage non représentée permet à la bielle de suivre la course de recul du piston 2. Dans l'exemple représenté, la force de freinage est transmise à la bielle 3 par l'intermédiaire d'un bouchon 40 logé dans un prolongement frontal 21b du tube 21 contre un épaulement 21c dudit tube. Afin d'éviter que le ressort 4 ne fasse revenir le piston 2 en position de serrage par remise automatique en rotation de la vis 10, l'opérateur enfonce manuellement le doigt 30 dont la tête 36 vient s'interposer sur le passage du piston 2 , dès lors, l'opérateur peut relâcher la tête de manoeuvre 16 de la vis 10 qui tourne très légèrement jusqu'à ce que le piston 2 bute contre la tête de verrou 36. Le cylindre de frein étant mis hors service, le véhicule peut être déplacé. Au cours de toutes ces opérations, l'axe 26 reste au contact du méplat 27 du piston 2, de sorte que ledit piston 2 ne tourne pas malgré le couple introduit par le filet réversible F coopérant avec l'écrou 20. I1 va de soi que des modifications peuvent être apportées au cylindre de frein décrit sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Les caractéristiques soulignées peuvent s'appliquer aux cylindres combinés avec une partie de service ainsi qu-'il est bien connu dans la technique du freinage des véhicules routiers lourds. Par ailleurs, il est évident que l'on peut inverser les rôles de la vis 10 et de l'écrou 2 en faisant de l'écrou une pièce tubulaire taraudée à pas réversible et fixée en translation par rapport au corps du cylindre et en rendant la vis solidaire du piston. Au lieu d'être claveté dans une rainure d'un tube solidaire du piston, l'écrou peut présenter un contour polygonal et être logé dans un tube à nombre correspondant de pans. De plus, l'immobilisation en rotation du piston principal peut être réalisée par l'imbrication d'une nervure et d'une rainure ménagées sur le piston et dans le corps.Enfin, le doigt de verrouillage 30 représenté peut être sollicité par un ressort vers sa position de verrouillage ou bien vers sa position de déverrouillage. I1 peut également, s'il existe un ressort tendant à l'amener à sa position déverrouillée, être disposé sur le corps de façon à s'introduire dans un logement ou contre un épaulement du tube 21 du piston 2. Ce doigt de verrouillage peut également être combiné avec l'axe d'immobilisation en rotation 26, cet axe comprenant une encoche ou une saillie coïncidant en position de déverrouillage avec une nervure ou respectivement une rainure axiale du piston le déplacement de l'axe par voie pneumatique - ou plus simplement mécanique sous l'effet d'un ressort - décale l'encoche ou la saillie par rapport à la nervure ou la rainure afin de bloquer le piston. Le doigt de verrouillage 30 peut, d'autre part, être muni d'un moyen de manoeuvre permettant sa traction dans le sens de sa position déverrouillée. Par ailleurs, plusieurs doigts de verrouillage peuvent être répartis autour du piston afin de diviser l'action de la poussée axiale du ressort 4 et d'éviter le basculement et le coincement du piston 2 dans son alésage sous l'action de la poussée axiale dudit ressort 4. Dans un mode de réalisation semi-automatique, le verrou peut être constitué par une roue dentée ou à rochet montée par exemple extérieurement sur l'extrémité de la vis 10 dépassant du fond 12 pour coopérer avec un cliquet ou un tenon dont le support est fixé au fond et qui est susceptible d'être mis en action manuellement pour bloquer la rotation de la vis. Lorsque le cylindre de frein à ressort selon l'invention est peu accessible sur le véhicule, il sera avantageux de prévoir, par exemple sur le fond 12, un moyen d'amplification du couple de desserrage manuel, tel qu'un train d'engrenage, qui puisse être entrainé en rotation par une clé sans obliger l'opérateur à se glisser sous le véhicule. En variante, la mise en rotation de la vis 10 peut être effectuée par un moteur qui autorise la télécommande du desserrage mécanique de secours du frein à ressort étant entendu par exemple qu'une commande manuelle du desserrage reste possible. Dans tous les cas, conformément à l'invention, le maintien en position de desserrage du frein à ressort après un desserrage par pression de fluide ou par rotation du filetage réversible, suppose une action manuelle directe ou indirecte sur le verrou, ce qui permet de conserver au frein à ressort son caractère de frein de sécurité apte à fonctionner dans toutes les circonstances. REVENDICATIONS 1) Cylindre de frein à ressort comprenant dans un corps un piston sollicité dans un sens par au moins un ressort de freinage et dans l'autre sens par la pression d'un fluide admis dans une chambre de desserrage, un dispositif de desserrage mécanique de secours à deux éléments coopérants constitués par un écrou et une vis dont l'un peut être mis en rotation manuellement par rapport à l'autre afin de déplacer le piston vers une position de desserrage du frein, caractérisé par le fait que les deux éléments de desserrage coopèrent par l'entremise d'un filetage réversible, tandis qu'un verrou est disposé dans le corps de manière à pouvoir bloquer la vis, l'écrou ou le piston afin de maintenir ce dernier en position de desserrage du frein. 2) Cylindre de frein à ressort, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écrou est logé dans un prolongement tubulaire du piston et qu'il est solidaire de ce prolongement, d'une part, en rotation et, d'autre part, en translation lors du desserrage mécanique du frein, tandis que la vis est montée libre en rotation sur un fond du corps tout en étant axialement solidaire dudit fond. 3) Cylindre de frein à ressort, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'écrou est monté libre en translation dans le prolongement tubulaire du piston entre, d'une part, une butée prévue sur ledit prolongement et assurant la solidarité en translation écrou-piston lors du désserrage mécanique et, d'autre part, une butée de sécurité prévue sur la vis. 4) Cylindre de frein à ressort, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le verrou comporte un doigt susceptible de se mouvoir entre une position de verrouillage pour laquelle il bloque le piston en position de desserrage et une position de déverrouillage pour laquelle il s'efface afin d'autoriser le déplacement du piston vers sa position de serrage du frein. 5) Cylindre de frein à ressort, selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le doigt de verrouillage est monté à translation axiale et de manière étanche dans un alésage, de manière à pouvoir être sollicité vers sa position de déverrouillage par la pression de fluide règnant dans la chambre de desserrage. 6) Cylindre de frein à ressort, selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le doigt de verrouillage est sollicité par un ressort vers sa position de verrouillage. 7) Cylindre de frein à ressort, selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le doigt de verrouillage est sollicité vers sa position de déverrouillage par un ressort. 8) Cylindre de frein à ressort, selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait qu'une clavette est montée dans le corps de manière à constituer deux butées de fin de course susceptibles chacune de coopérer avec une butée correspondante du doigt de verrouillage. 9) Cylindre de frein à ressort, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le verrou comporte une roue à rochet solidaire de celui des éléments du dispositif de desserrage mécanique susceptible de tourner, cette roue à rochet coopérant avec un tenon ou cliquet d'immobilisation rétractable permettant l'échappement de la roue et le réarmement du piston. 10) Cylindre de frein à ressort, selon l'une des revendations précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu des moyens empêchant la rotation du piston. 11) Cylindre de frein à ressort, selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les moyens empêchant la rotation du piston comprennent une saillie prévue sur le piston et une saillie prévue sur le fond du cylindre, ces saillies coopérant avec les extrémités du ressort.