Brevet FR2372350A1 — publié le 19780623

La présente invention concerne un dispositif de serrage, plus particulièrement une unité de freinage, pour des freins à friction à commande par air comprimé de véhicules, plus particulièrement de véhicules sur rail du type comprenant une transmission à coins disposée entre un piston susceptible d'être chargé en air comprimé et une tige de pression déplaçable sensiblement suivant une direction perpendiculaire à l'axe de ce piston. De tels dispositifs de serrage oztdéjà été proposés, par exemple dans la DT-OS I 625-755. Dans cette publication, le piston est relié à une pièce de pression cunéiforme qui, d'une part, prend appui contre une paroi rigide du carter qui s'étend parallèlement à la direction axiale du piston et qui comporte par ailleurs, une surface inclinée qui prend appui, par l'intermediaire de corps de roulement, contre une surface oblique correspondante d'un contre-appui. Ce dernier est sus- oeptihle de se déplacer perpendiculairement à la direction axiale du piston. A ce contre-appui est accouplée une tige de pression qui actionne le frein à friction. Suivant une variante, on a également proposé de pourvoir la pièce de pression cunéiforme de de'x surfaces obliques Dans omette dernière réalisation, lorsque l'cnse le frein, on admet un léger décalage de la pièce de pression cunéiforme par rapport à la direction axiale du piston. Par ailleurs, on a également proposé ans la DT-OS 2 266 055 une réalisation dans laquelle la pièce de pres sinon cunéiforme prend appui, par l'intermédiaire d'une piste de guidage parallèRe à l'axe du piston, sur un galet monté dans le carter; et d'associer à l'autre face incline un autre galet qui est tourillonné sur une tige de pression, qui est mobile dans le carter suivant une direction qui est perpendiculaire à la direction axiale du piston. Dans tous les dispositifs de serrage connus à ce jouez et ccmportant une transmission à coins, les surfaces obliques possèdent, sur toutes leur longueur , une inclinaison constante,et présentent de ce fait sur la totalité de leur course un rapport de transmission constant . La course d'application du frein à friction du véhicule, c'est à dire la course entre les freins à friction déserrés Jusqu'à l'application des sabots de freins ou des mâchoires de freins contre la surface de friction tournante des freins, est traversée avec un rapport de transmission qui est déterminé suivant la force de serrage qui est nécessaire pour la course de serrage ou de blocage des freins à friction. I1 en résulte une course importante du piston ainsi que de la pièce de pression cunéiforme pour l'application des freins. La présente invention à pour objet de réaliser un dispositif de serrage du type rappelé en tete du présent mémoire pour qu'avec des moyens simples le piston et la pièce de pression cunéiforme ne se déplacd d'une faible quantité pour l'application du frein à friction. A cet effet, le dispositif de serrage selon l'invenffl tion est essentiellement carae.tdrisd par le fait qusau moins l'une des surfaces obliques de la transmission à coins possède, dans la plage de travail correspondant à la course d'application du frein à friction,tw.e inclinaison importante, et, dans la plage de travail qui correspond à la course de serrage du frein à friction, une inclinaison moindre. Dans un dispositif de serrage, dans lequel le piston est relié à une pièce de pression cunéiforme qui est susceptible d'entre iplaiE à peu près parallèlement à son axeS on prGvoit9 entre la surface oblique de cette pièce cunéiforme et un contrewappui qui lui fait face, au moins un premier corps roulant ouun premier galet, alors que suivant une variante de l'invention il est avantageux que la surface oblique présente, dans une section qui est éloignée du piston une forte inclinaison et une inclinaison moindre dans une section qui est plus proche du piston.Le contre-appui peut être accouplé à la tige de pression, mais on peut également envisager que le contre-appui ménagé sur le c8té de la pièce de pression cunéiforme qui est éloigné de la tige de pression, se situe sur le carter jlu dispositif de serrage. Dans le cas ou le contre-appui est relié à la tige de pression, la pente importante où l'angle de coin important qui est efficace dans la plage d'application du frein à friction donne lieu à une composante de farce importante, agis sans sur la tige de pression parallèlement à la direction axiale du piston. Pour absorber cette composante, il peut être avantageux, suivant une autre caractéristique de l'invention, que le contre-appui soit soutenu, dans la direction de l'action du piston, par de second rouleaux ou de seconds corps de roulements. Une réalisation avantageuse est celle dans laquelle les seconds rouleaux sont montés sur le contre-appui et sont guidés sur une trajectoire fixe qui s'étend perpendiculairement à la direction axiale du piston. Dans le cas où les premiers galets sont montés sur le contre-appui, on peut éviter des fatigues en flexion de la tige de pression en faisant en sorte que les premiers et également les seconds galets soient montés coaxialement sur le contreappui ou soient décalés les uns par rapport aux autres en direction axiale du piston. A titre d'exemple on a décrit et représenté schématiquement au dessin annexé deux formes de réalisation de l'objet de l'invention. Dans la figure 1 on a représenté un dispositifde serrage selon l'invention, enqpplication avec un frein à disque De part et d'autre du disque de freins, sont disposés les sabots ou mâchoires de frein 2 et 3 pourvus de garnitures de freins. La mâchoire de frein-2 est montée sur l'une des branches 5 d'un étrier en forme de U 4 qui est engagé, de l'extérieur, sur le disque de frein 1, et dont l'autre branche 6 est pourvue d'une chambre 7 dans laquelle est maintenu un axe 8 mobile perpendiculairement au disque de frein 1 et qui porte, à son extrémité antérieure, la mâchoire de frein 3 et, à son extrémité arrière, un contre-appui 9 qui est pourvu d'une surface de pression oblique 9'.Entre une paroi fixe 6' ménagée dans la branche 6 de l'étrier 4 et la surface de pression 9' est prévue une pièce de pression cunéiforme 12 qui est reliée à la tige de piston 13 qui est solidaire d'un piston 14'~mobile dans un cylindre de frein 14 qui est solidaire de l'étrier 4. La direction axiale du cylindre de frein 14 s'détend perpendiculairement à l'axe du disque de frein 1. La pièce de pression cunéiforme 12 comporte, du côté du contre-appui 9, une surface oblique coudée 19,19' qui grimpe en direction du cylindre de frein 14, et d'autre part une contre surface 20 qii s'étend parallèlement à l'axe du cylin- dre de frein 14. Entre les surfaces obliques ou cunéiformes 19, 19' et la surface de pression 9 on a disposé un corps de roulement 10, et entre la contre surface 20 et îa surface arrière fixe 6', un corps de roulement 11. Ces corps de roulement peu vent être des billes ou des cylindres ou des galets qui sont maintenus dans une cage non représentée. Entre le contre-appui 9 et l'extrémité antérieure de la chambre 7 est prévu un ressort de rappel 15 qii applique la surface d'appui 9', par l'intermédiaire du corps de roulement 10, contre la surface cunéiforme 19, 19', et dans le cylindre de frein 14 est disposé un ressort de rappel 21. L'étrier 4 en forme de U ainsi que le cylindre de frein 14 sont accrochés au châssis du véhicule par l'intermédiaire de leviers non représentés qui sont de préférence articulés aux mâchoires de frein 2 et 3. La surface oblique ou cunéiforme 19,19' possède sur sa section 19' qui est éloignée du piston 14' du cylindre de frein 14, une .inclinaison plus forte par rapport à la contresurface 20 que celui que comporte par rapport à cette même surface sa partie 19 qui est plus proche du piston 14'. Le passage entre les plages inclinées 19,19' se situe à un emplacement de la pièce de pression cunéiforme î2qui- est décalé, en s'éloignant du côté du piston, d'une faible distance de sécurité en direction de l'application du corps de roulement 10 contre la pièce de pression cunéiforme, après exécution de la course d'application qui résulte de la somme des distances entre les mâchoires de frein 2 et 3 par rapport aux disques de frein comme cela serait explicité plus loin. Si, lors d'un freinage qui résulte de l'application la pression sur le piston 14', la pièce de pression cunéiforme 12 est déplacée par la tige de piston 13 en direction de la flèche 16, le corps de roulement 10 roule sur la section fortement inclinée 19'et déplace, par l'intermédiaire de la surface de pression 9',le contre-appui 9 et la tige 8 en direction de la flèche 17 Jusqu'à ce que le- sabot de frein 3 vienne porter con-. tre le disque de frein 1. Par suite de la pente de la section 19 de l'élément cunéiforme, le sabot de frein 3 est déplacé avec une transmission moindre, comparativement à la course du piston 14'; La transmission peut par exemple être de 1 : 1. Lors- que la pièce de pression cunéiforme 12 continue à être déplacé en direction de la flèche 16, l'étrier 4 en forme de U est déplacé en direction de la flèche 18, le sabot de frein 2 se rapprochant alors du disque de frein 1. Pendant cette course, le corps de roulement~10 est toujours en contact avec la section fortement inclinée 19' de l'élément cunéiforme 12, en sorte que cette course est également effectuée avec une faible transmission.Ce n'est qu'immédiatement avant que le sabot de frein2 vienne-porter contre le disque de frein 1, donc immédiatement avant la fin de la course d'application du frein à friction que le corps de roulement 10 arrive, en passant sur la portion coudée entre les sections 19' et 19, sur la section à plus faible pente 19.Ceci conduit à une modification du rapport de transmission du dispositif de transmission comportant la pièce de pression cunéiforme 12, le corps de roulement 10 et le contreappui 9,d'un rapport de transmission trop faible à un rapport de transmission plus élevé, et la faible course résiduelle de la course d'erpplication, jusqu'à l'application du sabot de frein 2 contre le disque de frein 1 rapporté à la course du pis-ton 14', s'opère avec un rapport de transmission élevé. Par le passage du corps de roulement 10, lors de l'ap application du frein, de la section oblique 19' à la section oblique 19 immédiatement avant la fin de18 course d'application du frein à friction, on assure qu'au début de la course de serrage qui suit la oourse d'application, et au cours de laquelle les sabots de frein 2 st 3 sont appliqués fermement contre le disque de frein ', la transmission à coins 12, 10, 9 agit avec une transmission élevée de la force d'application.Pendant la course de serrage qui suit la couve d'application, et qui est dheen particulier à la déformation élastique de l'étrier 4 ainsi que des autres élements constItutifs du dispositif de serrage, la course du piston 14 est transmise avec un rapport de transmission important au contre-appui 9, par l'intermédiaire du corps roulant 10 qui roule sur la section 19 de moindre obliquité, en sorte que les sabots de frein 2 et 3 sont appliqués avec une force élevée sur le disque de frein 1.Lors du desserrage du frein, tous les éléments constitutifs du dispositif de serrage sont ramenés dans leurs positions respectives représentées par l'intermédiaire des ressorts de rappel 15 et 2; les opérations qui s'effectuent à ce moment sont des oprazions inverses à celles qui viennent d'être décrites pour le serrage. Grâce au changement du rapport de transmission du mécanisme de transmission à coins 12, 40, 9, peu avant la fin de la course d'application, le piston 14' peut, pendant la course d'application qui représente une partie importante de la course de freinage totale, mais demandant des forces faibles seulement, déplacer les sabots de freins 2 et 3 avec un faible rapport de transmission, et il n'a besoin que d'accomplir une faible course. La course de freinage totale que doit accomplir le piston 14' et donc relativement faible. Du fait de la forte inclinaison de la section fortement inclinée 19' de la pièce cunéiforme 12, une composante de force relativement importante peut agir sur le contr- appui 9,en direction axiale du piston 14', laquelle composante charge la tige 8 transversalement à sa direction longitudinale. Pour absorber cette composante il peut être avantageux d'offrir au contre-appui 9, par l'intermédiaire d'un autre corps de roulement 22, indique schématiquentent, un appui contre la branche 6, en direction de l'action du piston 14'. Par suite de la mobili.té Xs corps de roulement 10, Il et 12 par rapport à des directions axiales de la tige 8 ou du piston 14', il n'est toutefois pas possible, dans la forme e réalisation de la fi gure 1, d'écarter toutes les composantes gênantes de la tige 8. Nais une solution à ce problème est donnée par la forme de réalisationde la figure 2. Dans la figure 2 on a représenté schématiquement une unité de freinage pour commander des freins à sabots ou à mâ- choireg,plus particulièrement pour des véhicules sur rails, unit qui est du type dans laquelle le piston 14' est guidé dans un carter 23.La pièce de pression cunéiforme qui comporte les sections inclinées 19 et 19' est solidaire directement du piston 14s. L'élément de tige 8, qui sort du boîtier oü carter 23 porte à son extrémite qui est voisine de la pièce de pression cunéiforme 12 et constituant le contre-appui 9, un galet 10 qui est agencé en position centrale par rapport à son axe longitudinale, lequel galet 10 est susceptible de rouler sur des surfaces inclinées 19' et 19. l'extrémité de l'élément de tige 8 porte un second galet 22 qui est susceptible de rouler sur une piste de guidage 24 qu est perpendiculaire à la direction axiale du piston 14, ledit galet 22 étant décalé parallèlement à la direction axiale du piston 14', par rapport au galet 10. La piste de guidage 24 est solidaire du carter 23. A l'aide d'un palier-2i, le carter nu boitier 23 comporte un autre galet 11 qui est susceptible de rouler sur la face antagoniste 20 de la pièce pression cunéiforme 12. L'axe du galet 12 se situe dans un plan qui est perpendiculaire à la direction axiale du piston 14',~plan dans lequel se situe également l'axe de l'élément de tige 8. Le mode de fonctionnement du dispositif de serrage selon la figure 2 correspond sensiblement à celui de la figure 1; Par suite du montage des galets 10 et 11, ces derniers conservent leur position par rapport à la direction axiale de l'élément de tige 8, ce qui permet de dégager de toutes les composantes transversales qui peuvent s'exercer sur l'élément de tige-8, pour toutes les positions que peuvent assumer le piston 14' et ledite élément de tige 8. En décalant latéralement de façon correspondnte la pièce de pression cunéiforme 12 et les galets 10 et 11, d'une part, et le galet 22 et la piste de guidage 24,- d'autre part, on peut faire en sorte que la pièce de pression cunéiforme 12 puisse, lors de la course correspondante exercée par le piston 14',passer latéralement devant la piste de guidage 24; Ceci permet une exécution très compacte du carter 23 et, par voie de conséquence, de l'ensamble de l'unité de freinage. Suivant une variante de la forme de réalisation de la figure 2,- il peut etre avantageux de monter le galet 22 coaxialement au galet 10, au niveau de l'axe de I'élément de tige 8. Ceci permet des solutions de constructions particulièrement élégantes. vENDICATI0NS. 1. Dispositif de serrage, plus particulièrement unité de freinage, pour des freins à friction à commande par air comprimé de véhicules, plus particulièrement de véhicules sur rails, du type comprenant une transmission à coins disposée entre un piston susceptible d'être chargé en air comprimé et une tige de pression déplaçable sensiblement suivant une direction perpendiculaire à l'axe de ce piston, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des surfaces obliques (19', 19) de la transmission à coins (12,10 et 9) possède dans la plage de travail correspondant à la course d'application du frein à friction (1, 2, 3) une inclinaison importante, et dans la plage de travail qui correspond à la course de serrage du frein à friction une inclinaison moindre. 2. Dispositif de serrage selon la revendication 1, dans lequel le piston est relié à une pièce de pression cunéiforme déplaçable essentiellement en direction parallèle à l'axe de ce piston et dans lequel on prévoit, entre la surface inclinée de ladite pièce cunéiforme et un contre-appui qui se situe en face de cette surface, au moins un premier corps de roule ment ou un premier galet, caractérisé par le fait que la face inclinée (19',- 19) possède dans une section (19') éloignée du piston tel4') une pente importante, et une pente moins importante dans une section (19) qui est plus proche dudit piston. 3. Dispositif de serrage selon la revendication 2, dans lequel le contre-appui est relié à la tige de pression, caractérisé par le fait que le contre-appui (9) est appuyé, dans la direction de l'action du piston (14') à l'aide d'un second corps de roulement ou galet (22). 4. Dispositif de serrage selon la revendicaton 3, caractérisé par le fait que le second galet (22) est monté sur le contre-appui(9) et est guidé sur une piste de guidage fixe et s'étendant perpendiculairement à la direction axiale du piston (14'). 3. Dispositif de serrage selon la revendication 4, dans lequel les premiers galets sont également montés sur le contre-appui, caractérisé par le fait que les premiers et les seconds galets (10 et 22) sont montés sur le contre-appui (9) soit coaxialement, soit décalés l'un par rapport à l'autre en direction axiale du piston (14').