Brevet FR2389042A1 — publié le 19781124

I1 est relativement facile d'agencer les systèmes de freinage hydraulique de façon à obtenir un rattrapage de jeu automatique des garnitures de freins, en ne laissant, au desserrage, revenir dans les nanalisations qu'une quantité constante du liquide qui a poussé les pistons actionnant les mâchoires. I1 n'en va pas de même avec l'air comprimé qui est compressible, si bien que les cylindres de frein doivent être complètement vidés pour revenir a > la pression O (relatif). I1 s'en suit que les freins des wagons, locotracteurs, camions, tracteurs, remorques, semi-remorques, etc... qui sont pour la plupart freinés à l'air comprimer, ntont pas de rattrapage de jeu automatique ; il faut périodiquement "resserrer les garnitures1,. Seuls les engins munis d''un double équipement (freinage hydraulique commandé par air comprimé) échappent à cette règle. La pressente invention se rapporte à un dispositif de freinage à air comprimé qui permet un rattrapage de jeu automatique. Il devient donc possible d'user complètement les garnitures sans intervention. On peut d'ailleurs comme dans beaucoup de voitures de tourisme être averti par un signal lumineux du moment où les garnitures doivent être changées (un conducteur électrique est noyé dans la garniture et vientfaire contact avec le tambour, c'est--dire avec la masse, lorsque la garniture est usée ; il provoque ainsi l'allumage d'une-lampe).Enfin le dispositif prés3he conduit à une réduction importante de l'air comprimé utilisé et donc a une réduction de matériel et d'énergie consommée. il assure aussi une plus grande sécurité en réduisant la course des freins. Essentiellement, à cet effet, le dispositif de freinage à air comprimé selon l'invention, comprenant au moins un cylindre de commande à air comprimé relié par une timonerie à au moins une came de commande de mâchoires de frein, est caractérisé en ce qu'il comporte une butée montée à friction sur au moins un élément de l'ensemble timonerie-came-mâchoires et ayant un débattement limité entre deux appuis, ladite liaison à friction cédant sous l'effort de commande mais non sous l'effort de rappel des mâchoires de frein de sorte que le débattement précité détermine le jeu de desserrage des freins, tandis qu'il est en outre prévu des moyens de compensation unidirectionnelle de longueur de ladite timonerie intervenant au rappel de celle-ci au repos de sorte que le dispositif est à rattrapage de jeu autonstlque. - Plusieurs formes de réalisation d'un tel dispositif de freinage sont d'ailleurs ci-après décrites, a titre d'exemple, et en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue de côté d'une timonerie de commande d'un dispositif de freinage à air comprimé selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe de ladite timonerie suivant II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue prise suivant la flèche III de la figure 2 des organes commandés par ladite timonerie - la figure 4 est une vue d'ensemble illustrative d'un autre dispositif de freinage à air comprimé ; - -la figure 5 est une vue de détail en coupe suivant V-V de la figure 4 ;; - les figures 6 à 8 sont des vues en coupe de moyens de compensation hydrauliques insérés dans la timonerie - la figure 9 est une vue schématique d'ensemble de l'insertion des moyens de la figure 8 dans la timonerie. Le dispositif de freinage des figures 1 à 3 correspond à l'application de l'invention dans une structure générale courante de frein de roue de camion ou remorque à air comprime, dans laquelle l'essieu est schématise en 1, tandis que le cylindre de frein 2 a son piston 3 qui coopère avec une bielle 4 faisant partie d'une timonerie incluant un levier 5 articulé avec ladite bielle et servant à entraîner en rotation ltextrémité d'un arbre de commande 6 du frein, dont l'autre extremité est pourvue d'une came 7 de commande des mâchoires 8 du frein de roue considéré. La came 7 coopère ici avec des galets 8a, 8b rapportés sur les mâchoires 8. L'arbre de commande 6 est monté tournant dans deux paliers 9 et 10 solidaires de l'essieu, le palier 10 étant ménagé par exemple dans le flasque fixe 11 du frein qui porte les mâchoires 8 ecartables par la came. Le levier 5 est soumis à un ressort 12 de rappel au repos de l'ensemble 5, 4, 3. Dans le cas présent, ce levier 5 n'est pas claveté sur l'arbre 6 mais il est prévu entre eux une liaison unidirectionnelle à cliquet tel que 13 monté dans une encoche d'un moyeu 13a solidaire de l'arbre 2, une denture 14 étant ménagée dans l'oeil d'engagement du levier 5 sur le moyeu 13a, cette liaison étant entraînante que dans le sens du freinage indiqué par la flèche F aux figures I et 3. Sur l'arbre 6 est montée, entre deux rondelles de friction 15, 16 serrées entre deux plateaux 17, 18 par l'intermédiaire d'un ressort 19, une butée en forme de disque 20 pourvu d'un doigt saillant radial 21 qui est engagé à débattement limité dans la boutonnière 22 d'une pièce 23 solidaire de l'essieu. Le plateau 17 est immobilisé sur l'arbre 6 et présente un moyeu formant un manchon fileté en 17a sur lequel est vissé un écrou 24 de réglage de compression du ressort 19, pourvu d'une vis de blocage 25.Le plateau 18 coulisse sans pouvoir tourner sur la pince 17,17a En outre, le doigt saillant 21 est ici soumis à un-ressort de rappel 26 le sollicitant en butée dans la boutonnière 22, à ltinverse du sens de freinage F, ce qui revient à rappeler la came 7 et l'arbre 6 en position de repos, fonction qui peut aussi être assurée ou complétédpar un ressort de rappel interpose entre les mâchoires de freinage. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant Lorsque l'air comprimé de commande de freinage est admis dans le cylindre 2, le piston 3 pousse la bielle 4 qui fait pivoter le levier 5, l'arbre 6 et la came 7 dans le sens de la flèche F, de sorte que les mâchoires 8 sont appliquées contre le tambour de frein, non représenté. En même temps que 11arbre 6 pivote, il entraîne avec lui par la liaison à friction prédécrite la butée dont le doigt 21 passe en appui à l'autre extrémité de la boutonnière 22, et si les mâchoires 8 ne sont pas encore a fond de course dans cette condition, l'arbre 6 continue de tourner et avec lui la came de commande, tandis que le doigt 21 de la butée demeure en appui dans la boutonnière et que la liaison a friction du disque 20 entre les rondelles 15, 16 et plateaux 17-, 18, cède sous l'effort de commande des mâchoires du frein. Au desserrage du frein, c' est-à-dire à la mise à 1' échappement de l'air comprimé admis dans le cylindre 2, l'arbre de commande 6 et la came 7 sont'rappelés en sens inverse du sens F par le ressort 26 jusqu'à ce que le doigt 21 de la butee revienne en appui à L'extrémité de la boutonnière 22 qu'il occupe au repos comme représenté à la figure 1, c'est-à-dire que la course de desserrage des machoires 8 du frein reste donc réglée une fois pour toutes par le débattement possible prédéterniné du doigt 21 dans la boutonnière 22, la liaison à friction ne pédant pas en tout cas sous 1' effort de rappel des mâchoires de frein. Si, par suite de leur usure, les mâchoires ont du être écartées par une rotation de l'arbre 6 supérieure à celle du de- battement précité, il en résulte que l'ensemble piston bielle b et levier 5 devra parcourir une course complémentaire après retour du doigt 21 en position initiale, pour revenir en position de repos sous l'action du ressort de rappel 12 (l'inertie de la timonerie pouvant aussi être utilisée à cet effet). Lorsque cette course atteindra le pas des crans du cliquet 13 et de la couronne dentée 14 avec laquelle il coopère, ces organes vont sauter d'un cran et provoquer ainsi une compensation de longueur de la timonerie qui, associée au jeu de desserrage constant des mâchoires, apporte un rattrapage de jeu automatique échelonné. Les figures 4 et 5 se rapportent à une variante du dispositif de friction selon laquelle une butée à friction est montez sur chaque mâchoire 27 du frein. Chaque butée à friction est ici constituée de deux rondelles de friction 28 disposées de part et d'autre de la nervure centrale 27a de la mâchoire, ces rondelles étant serrees sur cette dernière par l'intermédiaire de rondelles métalliques 29 sur lesquelles s'appuient des rondelles Belleville 30 elles-memes serrees -à l'aide dlun boulon 31 traversant l'ensemble et notamment la nervure 27a dans une ouverture 32 laissant un jeu à la butée tel qu'elle puisse toujours se déplacer, dans les limites d'usure des garnitures des mâchoires, entre deux doigts d'appui 33a, 33b. Ces derniers sont rapportés sur le flasque fixe 34 du frein et traversent la nervure 27a de la mâchoire considérée dans des boutonnières 35 ménagées elles aussi en fonction des limites d'usure des garnitures. Les deux butées du jeu de mâchoires 27 peuvent être réunies par des ressorts de traction 36 accrochés à des rondelles d'attache 37 insérées entre tête et écrou du boulon et les rondelles Belleville 30. Ces ressorts jouent ici le rôle d'organes de rappel des garnitures qui pourrait être autrement assuré ou complété. Dans la position initiale de desserrage du frein qui est celle donnée à la figure 4, la butée à friction de chaque mâchoire est en appui de repos sur le doigt 33a et les galets 38 que portent les mâchoires sont-au contact de leur came de commande 39. Cette dernière est calée sur un arbre de commande 40 porteur d'une roue dentée 41, avec laquelle coopère un cliquet 42 d'entraînement dans le sens F porté par un levier de commande 43 monté à rotation sur l'arbre 40 et dont I'extrémité libre est liée à articulation à une bielle de poussée 44, actionnable par le piston 45 d'un cylindre de commande 46 à air comprime. Le fonctionnement de cette variante est le suivant. Lorsque l'air comprimé de commande de freinage est admis dans le cylindre 46, le piston 45 pousse la bielle 44 qui fait pivoter le levier 43, l'arbre 40 et la came 39 dans le sens F, de sorte que les mâchoires 27 sont appliquées contre le tambour de frein non représente. Elles entraînent avec elles les butées à friction dont les rondelles 29 quittent leur doigt de repos 33a pour venir en appui sur le doigt d'arrêt 33b. Au besoin, les mâchoires continuent leur course pour assurer le freinage désiré tandis que les butées demeurent arrêtées par le doigt 33b, leur liaison à friction avec la mâchoire correspondante cédant sous l'effort de commande de cette dernière. Au desserrage du frein, correspondant à la mise à l' échappement de l'air comprimé admis dans le cylindre 46, les butées à friction soumises aux ressorts 36 entraînent les mâchoires 27 en position de desserrage, jusqu'à leur retour en appui sur leur doigt de repos 33a, c' est-à-dire que la course de desserrage des mâchoires du frein reste réglée une fois pour toutes par le débattement de chaque butée entre les doigts 33a, 33b, étant entendu que la liaison à friction est telle qu'elle ne cede pas sous l'effort qu'exige le rappel des mâchoires. Les mâchoires rappellent la came 39 et l'arbre de commande 40 en position correspondante, tandis que l'ensemble levier 43,-bielle 44 et piston 45 est rappelé par le ressort 47 en position initiale. En fonction du déplacement relatif des butées sur les mâchoires dû à l'usure des garnitures en service, le cliquet 42 peut alors sauter d'un cran en sens inverse du sens F pour assurer parallèlement au maintien du jeu de desserrage une compensation de longueur de la timonerie de commande, ce qui conduit à un rattrapage de jeu automatique échelonné. Au lieu de moyens de compensation unidirectionnelle de longueur de type mécanique, on peut aussi recourir à des moyens de type hydraulique dont les figures 6 à 9 donnent divers exemples. A la figure 6, on voit en 48 un levier, de commande actionnable comme précédemment par 11 intermédiaire d'une bielle 49 et d'un cylindre à air comprimé 50. Le moyeu de ce levier 48 forme un carter 51 de forme générale cylindrique monté tournant et étanche sur un arbre 52 portant la came de commande des mâchoires non représentée. Cet arbre porte une palette 53 qui, avec une cloison interne 54 du carter, délimite deux chambres 55, 56 communiquant par un clapet d'aspiration 57 et remplies d'huile par exemple. On voit ainsi qu'au freinage, le levier 48 étant déplacé dans le sens F, la cloison 54 du carter transmet son mouvement à la palette 53 par l'intermédiaire de l'huile présente dans la chambre 55. Au desserrage du frein, après arrêt de la ou des butées à friction sur leur appui de repos, le déplacement éventuel com plémentaire de retour du levier 48, sous l'action du ressort 58, provoque une aspiration d'huile dans la chambre 55 par la voie du clapet 57, ce qui correspond à une compensation de longueur permanente pour la timonerie de commande. Lors du premier réglage ou d'un changement de mâchoires ou de garnitures après usure, les deux chambres 55, 56 doivent pouvoir être mises en communication pour ajuster la quantité d' huile initiale dans la chambre 55, et il peut être prévu entre autres un dispositif de manoeuvre à l'ouverture du clapet 57 tel que représenté au dessin, c'est-à-dire que le passage 59 de remplissage du carter normalement fermé par un simple bouchon à vis peut recevoir aussi un bouchon à tige poussoir 60 destinée à coo pérer avec le clapet dans sa région'd' évolution normale pour en provoquer l'ouverture. Ce dispositif de compensation peut être inversé quant à ses éléments menant et mené (48 et 52). Suivant la variante objet de la figure 7, un levier de commande 61 actionnable comme précédemment est également solidaire d'un carter en deux pièces 62a et 62b destiné à être rempli d' huile et monté tournant étanche sur un arbre 63 portant la came de commande des mâchoires non représentée. Dans le carter est monté coulissant à cannelures en 62c un piston 64 qui est également en prise par un filetage interne avec un filetage hélicoïdal 65 à pas long ménagé sur l'arbre 63. Le piston 64 est pourvu d'un clapet 66 permettant un passage d'huile du carter de l'une des chambres 67 vers l'autre 68 que sépare le piston, cette fonction pouvant aussi être assurée par un joint à lèvre d'étanchéité unidirectionnelle usuel prévu entre cylindre et piston.Le carter est pourvu d'une réserve 69 débouchant dans la chambre 67, par un conduit 70, et une intercommunication des chambres 67, 68 est prévue par 1' intermédiaire de conduits 71, 72 pourvus d'une vis-pointeau 73 de fermeture, munie d'un capuchon d'étanchéité. Au freinage, le levier 61 est actionné vers l'arrière du plan de la figure 7, et le piston 6W tend alors, de par son montage à cannelures dans le carter et sa coopération avec le filetage hélicoïdal 65, à comprimer l'huile dans la chambre 68, de sorte que l'ensemble 61, 62a, 62b, 63, 64 tourne d'un seul bloc. Au desserrage du frein, après arrêt de la ou des butées à friction sur leur appui de repos, le déplacement éventuel complémentaire de retour du levier 61 (qui résulte par exemple de l'ef- fet du ressort 74 incorporé dans la chambre 67) provoque alors 1' aspiration dans la chambre 68 par la voie du clapet 66 d'une partie de l'huile de la chambre 67, ce qui correspond a une compensa tion de longueur permanente pour la timonerie de commande. Lors du premier réglage ou d'un changement de mâchoires. ou de garnitures après usure, les deux chambres 67 et 68 peuvent être mises en communication en dévissant partiellement la vispointeau 73 afin d'ajuster la quantité d'huile initiale dans la chambre 68. Ce dispositif de compensation peut être inversé dans ses éléments menant et mené (62, fur3) et' dans les liaisons a cannelures droites et hélicoîdales du piston 64 avec le carter et 1' arbre 63. Une autre variante' objet des figures 8 et 9 est de type linéaire et destinée à être interposée dans une bielle en deux parties 75, 76 reliant le cylindre à air comprimé 77 à un levier 78 de commande de l'arbre 79 portant la came de commande des mâcheires non représentée. Le dispositif intercalé comprend un cylindre 80 pourvu d'un piston 81 à tige traversante. Le piston 81 sépare ainsi deux chambres 82, 83 du cylindre destinées à être remplies d'huile, à partir d'une réserve 84 débouchant dans la chambre 82. Ce piston est pourvu d'un clapet 85 permettant un passage d'huile de la chambre 82 vers la chambre 83. La partie de bielle 75 est rendue solidaire de la tige de piston du côté opposé au clapet 85, tandis que la partie 76 est rendue solidaire du cylindre 80. On peut inverser 75 et 76. Au freinage, dans un agencement tel que celui de la figure 9, où la bielle 75, 76 travaille en compression, le piston 81 tend à comprimer 17huile dans la chambre 83 et transmet par elle son mouvement au cylindre 80 et donc au levier de commande 78. Au desserrage du frein, après arrêt de la ou des butées de friction sur leur appui de repos, le déplacement éventuel complémentaire de retour au repos du piston du cylindre 77 (qui peut résulter d'un ressort de rappel tel que 86) provoque alors l'aspiration dans la chambre 83 par la voie du clapet 85 d'une partie de l'huile de la chambre 82, ce qui correspond à une compensation de longueur permanente pour la timonerie de commande. Lors du premier réglage ou d1un changement de mâchoires ou de garnitures après usure, les deux chambres 82, 83 peuvent être mises en intercommunication par exemple en agissant sur une tige de manoeuvre 87 du clapet 85 qui traverse étanche l'un des fonds de cylindre. Cela permet d'ajuster la quantité d'huile initiale dans la chambre 83. L'utilisation d'un piston 81 à tige sortant à chaque bout du cylindre 80 a l'avantage de conserver un volume d'huile constant et permet d'utiliser le dispositif de compensation aussi bien dans une timonerie travaillant en compression, comme celle qui vient d'être décrite, que dans une timonerie travaillant en traction. Il suffit d'employer alors l'extrémité de la tige de piston côté soupape. On peut faire en sorte que l'angle de la bielle 75-76 avec le levier 78 varie aussi peu que possible en les prévoyant orthogonaux dans leur position de serrage correspondant à l'état moyen d'usure des garnitures des mâchoires du frein. Enfin le dispositif selon la figure 8 peut être placé entre deux leviers coaxiaux ou non. Bien entendu, d'autres variantes peuvent encore être imaginées tout en restant dans le domaine de l'invention, étant à voir en particulier que le terme cylindre de commande à air comprimé est ici utilisé pour désigner tout récepteur équivalent de commande à air comprimé, tel que ceux dénommés aussi vases a diaphragme ou à membrane couramment utilisés dans ce domaine. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage à air comprimé comprenant au moins un cylindre de commande à air comprimé relié par une timone- rie à au moins une came de commande de mâchoires de frein, caractérisé en ce qu t il comporte une butée montée à friction sur au moins un élément de l'ensemble timonerie-came-mâchoires et ayant un débattement limité entre deux appuis, ladite liaison à friction cédant sous l'effort de commande mais non sous l'effort de rappel des mâchoires de frein de sorte que le débattement précité détermine le jeu de desserrage des freins, tandis qu'il est en outre prévu des moyens de compensation unidirectionneile de longueur de ladite timonerie intervenant au rappel de celle-ci au repos de sorte que le dispositif est à rattrapage de jeu automatique. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite butée est montée à friction rotative sur une pièce de la timonerie, entre la came et lesdits moyens de compensation unidirectionnelle. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite butée est prévue et montée à friction glissante sur chaque mâchoire. 4.Dispositif de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation unidirectionnelle sont du type mécanique à cliquet. 5.Dispositif de freinage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation unidirectionnelle sont du type à capacité hydraulique formant deux volumes variables et pourvue d'un clapet d'aspiration compensateur s'ouvrant au rappel de la timonerie. 6.Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la capacité hydraulique est constituée par un carter cylindrique solidaire d'un organe de commande et monté tournant étanche sur un arbre commandé pourvu d'une palette formant avec une cloison interne du carter une chambre de transmission d' effort pourvue dudit clapet compensateur, le dispositif étant réversible. 7.Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite capacité hydraulique est constituée par un carter cylindrique solidaire d'un organe de commande et monté tournant étanche sur un arbre commandé pourvu d'un filetage héli cotidal interne au carter et sur lequel est en prise un piston monté à cannelures axialement dans le carter et séparant deux chambres hydrauliques, ledit piston étant pourvu dudit clapet compensateur, le dispositif étant réversible. 8. Dispositif de freinage selon la revendication 5, ca caractérisé en ce que la capacité hydraulique est constituée par un ensemble cylindre-piston intercalé dans une bielle de commande en deux parties respectivement liées au cylindre et au piston, le piston délimitant deux chambres dans le cylindre et étant pourvu dudit clapet compensateur. 9. Dispositif de freinage selon la revendication 8, caractérisé en ce que 11 ensemble cylindre-piston est à tige de piston sortant aux deux extrémités.