Brevet FR2419434A1 — publié le 19791005

La présente invention concerne un cylindre de frein à dispositif automatique de rattrapage du jeu, plus particulièrement pour des freins à sabots ou à disques, du type comprenant (a) une broche filetée disposée coaxialement dans le piston de commande du cylindre de frein et sur laquelle se déplace en direction du rattrapage du jeu un écrou à filetage non auto-bloquant et chargé par un ressort, ledit écrou se glissant en direction dudit piston lorsque le frein est actionné et étant susceptible d'être accouplé par friction ou par formes complémentaires avec la surface du fond dudit piston, (b) un alésage ménagé axialement dans la broche, débouchant dans ledit piston, en face d'une chambre de pression et dans lequel est engagé avec étanchéité un piston de contrôle mobile dans ledit alésage à l'encontre d'un ressort, (c) ainsi qu'un élément de verrouillage associé audit piston de contrôle et empêchant toute rotation de l'écrou lors du déplacement du piston de contrôle. Dans un dispositif de rattrapage de jeu connu, du genre ci-dessus, (voir demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2.330.949) le piston de contrôle est pourvu d'une gorge annulaire dont la paroi latérale qui est située du côté du revêtement est fortement oblique pour constituer une surface cunéiforme. Dans la gorge annulaire pénètre un poussoir qui se termine par une surface cunéiforme correspondante, qui s'étend radialement et qui est guidée dans un alésage radial de la broche filetée, ledit poussoir pénétrant dans les filets de l'écrou ou il se termine, en étant adapté au filet dufiletage. Lorsque ce dispositif est chargé à une pression minimale déterminée, et après application de la garniture des freins par un déplacement correspondant du piston de commande et éventuellement après un rattrapage de l'usure par déplacement de l'écrou, le cylindre de commande est refoulé dans la broche, à l'encontre de la charge d'un ressort qu'il subit, le poussoir étant déplacé radialement vers l'extérieur grâce aux surfaces cunéiformes et étant appliqué contre l'écrou. Ce dernier est de ce fait empêché de continuer à se visser sur la broche filetée, sous l'action de la charge de son ressort, ce qui revient à dire qu'il est empêché de continuer à jouer son rôle de rattrapage des jeux. Dans le dispositif de rattrapage de jeux connu, le poussoir doit être guidé dans la paroi mince de la broche filetée, qui entoure l'alésage ; de ce fait la course de guidage est faible. Par ailleurs, il est soumis à un couple de basculement important qui est dû aux composantes des forces obliques résultant de la commande de ses parties cunéiformes, ainsi que de la charge du ressort qui s'exerce sur l'écrou. Il résulte de cela que le guidage du poussoir subit des charges élevées et qu'il présente rapidement une usure importante ce qui pourrait conduire à son coincement.Par ailleurs, et pour des motifs qui tiennent à l'encombrement, il n'est pas possible d'associer aux pous soirs un ressort de rappel ; de ce fait, le poussoir est mobile librement lorsque les freins sont desserrés, mais peut, par contre, venir buter contre le piston de contrôle et contre l'écrou, en sorte que les poussoirs constituent un élement constitutif qui provoque des chocs et des bruits. Pour arrêter ou bloquer l'écrou, il faut que le poussoir soit appliqué très fermement contre l'écrou, ce qui n'est possible que si le piston de contrôle est soumis à une charge élevée correspondante. Nais dans ce cas, le piston de commande exerce dé3ffià sur le frein une force de serrage notable, jusqu'à ce qu'il se déforme élastiquement de façon correspondante. Le dispositif de rattrapage connu ne peut donc pas être constitué de telle façon que seul soit maintenu constant le jeu du frein ou desserrage. La présente invention a pour objet un dispositif de rattrapage des jeux, du genre rappelle en tête du présent mémoire, et de le réaliser de manière à remédier aux inconvénients sus-mentionnés, à éviter tout danger d'un coincement qui mettrait en danger le bon fonctionnement du frein, de supprimer tous bruits et chocs, d'assurer que l'élément de verrouillage ou de blocage revienne élastiquement dans sa position de repos lorsque le piston de contrôle est chargé, et soit maintenu dans cette position. Par ailleurs, l'élément de verrouillage doit être d'un prix de revient aussi faible que possible et doit non seulement pouvoir être utilisé pendant très longtemps, sans présenter un danger quelconque de rupture,mais posséder également de réelles caractéristiques de durée. A cet effet, le cylindre de frein conforme à l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisé par le fait que ledit éiément de verrouillage est constitué par un disque d'accouplement solidaire en rotation de 1 1écrou et est susceptible d'être pressé contre la broche filetée, lors du déplacement du piston de contrôle dans une position pour laquelle la rotation est arrêtée. Le disque d'accouplement agit de façon absolue par rapport à la face frontale de la broche filetée, plus particulièrement si l'on prévoit sur les surfaces d'accouplement voisines du disque d'accouplement et de la broche filetée, une fine denture d'accouplement par formes complémentaires. Dans ce cas, de faibles accroissements de la pression, au-delà d'une valeur critique, suffisent pour provoquer le verrouillage du dispositif de rattrapage de jeu. Les éléments mis en oeuvre sont de construction simple et peuvent être remplacés très facilement. La liaison en rotation entre le disque d'entrainement et l'écrou est de préférence constituée par un accouplement d'embrayage qui autorise un jeu radial. De ce fait, aucune charge de flexion ou autre charge simila ire qui pourrait gêner le fonctionnement du dispositif de verrouillage ne peut se présenter. Suivant une forme de réalisation préférée, le cylindre de frein selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'à partir de la chambre de pression du piston de contrôle, le piston de contrôle présente un alésage axial dans lequel est guidé un quatre-pans capable d'y tourner librement, qu'un disque d'entraînement est solidaire en rotation avec le quatre-pans par une liaison avec l'extrémité de ce dernier qui se situe en dehors dudit alésage et est susceptible d'être accouplé à l'écrou par formes complémentaires, à l'aide de moyens d'accouplement périphériques de manière que ledit disque et le quatrepans tournent lorsque tourne l'écrou, que le disque d1 accouple- ment est monté, entre le disque d'entraînement et l'extrémité frontale du piston de contrle,sur le quatre-pans de manière a pouvoir tourner avec lui tout en pouvant sty déplacer axialement, et que le piston de contrôle comporte à son extrémité un dispositif d'entraînement qui attaque le disque d'accouplement et entraine ce dernier, lors du déplacement du piston de contrôle, pour son contact d'arrêt au niveau de I'extrémité frontale de la broche filetée. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le disque d'accouplement comporte un appendice saillant en direction de la broche filetée et pourvu d'une surface d'accouplement, alors qu'en face de cette dernière est prévue une surface d'accouplement portée par l'extrémité frontale de la broche filetée. Avantageusement, les surfaces d'accouplement sont pourvues de fines dentures qui engrènent entre elles par formes complémentaires, lors du déplacement du disque d'accouplement. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté, en coupe, le cylindre de frein pourvu d'un dispositif de rattrapage de jeu automatique conforme à l'invention. Le cylindre de frein comporte, selon la figure, un carter 1 dans lequel est mobile axialement un piston de commande 3. Ce dernier est, pendant un freinage de service normal, chargé en milieu sous pression par l'intermédiaire d'un raccord 5, et il se déplace vers la gauche du dessin. Le rappel du piston de commande 3 est opéré à l'aide d'un ressort de rappel (non représenté) ou par un dispositif de rappel de ce genre, connu dans le technique. Dans le piston de commande 3 est prévue une broche filetée 7 s'étendant axialement et dont la périphérie est pourvue d'un filetage 9. Sur ce filetage se déplace un écrou 11 à filetage non auto-bloquant. La conformation des flancs des filets de la broche 7 et de l'écrou Il est choisie de telle manière que l'écrou peut se visser dans la direction de la commande de frein, alors qu'il bloque dans la direction opposée. L'écrou 11 est soumis à l'action d'un ressort 15 qui prend appui sur un palier à roulement 13, le ressort 15 appliquant l'écrou 11 contre la surface de fond 17 du piston de commande 3.Lors d'un freinage de service, et lorsque le piston de commande 3 se déplace vers la gauche dans le dessin, l'écrou 11 se visse sur la broche filetée 7, sous l'effet du ressort 15, ce qui revient à dire que l'écrou suit le mouvement du piston de commande, en tournant, jusqu'à ce que ledit écrou vienne porter contre la surface de fond 17 dudit piston et y est maintenu. Si l'usure apparaît au niveau des machoires ou sabots de frein, le piston de commande poursuit sa course d'une quantité qui correspond à l'usure ; mais même dans ce cas, l'écrou suit le mouvement du piston, sous l'action du ressort 15. A partir de l'extrémité gauche (dans le dessin) de la broche filetée 7, un perçage ou alésage axial 19 s'étend dans la broche. Dans l'extrémité antérieure de l'alésage- 19 est inséré un piston de contrôle 21 qui porte une bague d'étanchéité 23 coagissant avec la paroi du perçage ou alésage 19. Le piston de contrôle se poursuit par une portion (tige) 25 de diamètre réduit, laquelle tige est maintenue, par son extrémité droite (dans le dessin) à l'aide d'une bague de sécurité ou anneau de retenue (rondelle de Grower) 27 ou autre moyen similaire, de façon à permettre un certain déplacement vers la droite. Contre l'extrémité droite du piston de contrôle 21 prend appui un ressort 29 qui entoure la tige 25 du piston de contrôle, et qui prend appui, à l'extrémité opposée, contre le fond de l'alésage 19.De cette ma nière, le piston de contrôle 21 subit, dans une position de départ prédéterminée, une force exercée-par le ressort 29. Cette position de départ dirigée vers la gauche détermine également la position de départ d'un disque d'accouplement qui se situe à l'extrémité gauche, en dehors de l'alésage 19, ledit disque d'accouplement étant décrit plus loin. Dans le piston de contrôle 21 est prévu un alésage ou perçage axial 33 dans lequel s'étend une tige carrée 35, appelée ci-après "quatre-pans". A la place de ce quatre-pans, on peut également utiliser une tige possédant plus de quatre côtés. A l'extrémité gauche, dans le dessin, du quatre-pans 35 est prévu un disque d'entrainement 37 qui, à l'aide d'un anneau de retenue (rondelle de Grower) 39 ainsi qu'à l'aide d'une rondelle 41, est empêché de se détacher du quatre-pans 35, vers la gauche. Le disque d'entraînement 37 est solidaire en rotation du quatre-pans 35, mais il peut y subir un déplacement axial limité. A la périphérie du disque ou plateau d'entraînement 37 sont prévus des organes d'accouplement servant à réaliser un accouplement par formes complémentaires avec l'extrémité extérieure de l'écrou 11. Ainsi, on peut prévoir à la périphérie du disque d'entraînement des griffes ou pattes qui pénètrent dans des gorges correspondantes ménagées du côté gauche (dans la figure), la réalisation étant telle que l'écrou et le disque ou plateau d'entraînement 37 sont solidaires en rotation. De préférence, l'accouplement est agencé de manière à assurer un jeu radial entre le disque ou plateau d'entraînement 37 et l'écrou 11. Pour réaliser la liaison en rotation entre le disque d'entraînement 37 et l'écrou 11, on prévoit de préférence un accouplement d'embrayage qui est pourvu d'un disque d'entraînement ; ce dernier comporte sur ses deux faces frontales des gorges décalées angulairement, dans lesquelles pénètrent des tétons qui sont prévus à la périphérie du disque d'entraînement ou à l'extrémité de l'écrou 11. A l'extrémité extérieure du piston de contrôle 21, celui-ci est pourvu d'éléments d'entraînement 43 saillant radiale ment, et qui agissent, par l'intermédiaire d'un anneau de retenue (rondelle de Grower) 45, sur un disque d'accouplement 47. Les éléments d'entraînement 43 sont constitués par des bras saillant sur l'extrémité extérieure du piston de contrôle et décalés angulairement entre eux. Le disque d'accouplement 47 comporte des perçages 49 qui permettent à un milieu hydraulique d'agir, comme cela sera décrit ci-dessous, sans obstacle sur le piston de con truble 21.Le disque d'accouplement 47 peut coagir avec l'extré- mité gauche, dans le dessin, de la broche filetée 7 ; pour un déplacement du disque d'accouplement, dirigé vers la droite, on obtient une liaison par friction, ou une liaison par formes complémentaires entre la face d'accouplement 51 du disque d'accouplement et la face d'accouplement 53 de la broche filetee. Le dispositif de rattrapage de jeu qui vient d'être décrit, fonctionne comme suit. On suppose d'abord que le frein se trouve à l'état desserré. Si un milieu sous pression, par exemple un fluide ou un liquide est alimenté par le raccord 5, le piston de commande 3 se déplace vers la gauche dans le dessin, par suite de la charge qu'il subit, ce déplacement se poursuivant jusqu'à la fin de la course d'application, donc jusqu a ce que le frein actionné par le piston de commande soit appliqué. Le jeu qui existe entre les filets de la broche filetée 7 et de l'écrou 11 est choisi de telle manière qu'il correspond à la course d'application minimum. L'écrou 11 suit, sous l'action du ressort 15, le piston de commande qui se déplace vers la gauche, en fonction du jeu entre les flancs, ce qui veut dire que le piston de commande se déplace d'une quantité égale en direction de la commande des freins. Si les sabots de frein présentent une certaine usure, le piston de commande 3 se déplace, sous l'action du milieu sous pression introduit par le raccord 5, d'une quantité supplémentaire qui correspond à l'usure. L'écrou 11 suit également ce déplacement en se vissant sur le filetage 9 de la broche 7 sur une longueur qui correspond à ladite usure. De cette manière, l'écrou 11 réalise le rattrapage de jeu, étant donné que par suite de la conformation des flancs du filetage ledit écrou ne peut pas se visser en direction opposée, donc vers la droite dans le dessin. Ensuite commence la commande proprement dite du frein, avec établissement simultané de la pression dans la chambre 35 qui se situe à 1 'intérieur du piston de commande 3 ; cette chambre de pression 55 est susceptible d'être chargée en milieu sous pression par l'intermédiaire du raccord 5, car entre le raccord 5 et la chambre de pression 55 aucun moyen d'étanchéité n'est prévu. Le piston de commande 3 se déplace pendant le freinage sus-mentionné suivant la course dite élastique et qui peut être plus ou moins importante selon l'élasticité que présente le genre de construction du frein. Si l'on ne prévoyait pas l'effet de blocage du disque d'accouplement 47 mentionné ci-dessus, l'écrou 11 rattraperait le jeu de la course élastique du piston de commande 3, c'est-à-dire qu'il suivrait le mouvement du fond 17 du piston de commande, ce qui aurait pour conséquence une impossibilité de desserrer le piston de commande et, par voie de conséquence, le frein, après suppression de la charge exercée par le milieu sous pression. Pendant l'établissement de la pression dans la chambre de pression 55, une certaine pression est atteinte, que l'on peut déterminer avec précision et qui déplace le piston de commande dans l'alésage 19, à l'encontre de la force du ressort 29. Pendant ce déplacement vers la droite du piston de contrôle 21, ce dernier entraîne, par l'intermédiaire des moyens d'entraînement 43 saillant radialement et par l'intermédiaire de l'anneau de retenue 45, le disque d'accouplement qui est susceptible de se déplacer axialement sur le quatre-pans 35, c'est-à-dire que le disque d'accouplement se déplace également vers la droite (dans le dessin). Après une faible course, la surface d'accouplement 51 du disque d'accouplement 47 vient en contact avec la surface d'accouplement 53 de la broche filetée 7.La surface d'accouplement 51 et la surface d'accouplement 53 peuvent être constituées sous la forme de surfaces à friction , en sorte que l'on peut réaliser un accouplement par friction entre le disque ou plateau d'accouplement 47 et la broche filetée 7. Lorsque cet accouplement par friction est réalisé, le disque d'accouplement 47 est empêché de tourner. Etant donné que le disque d'accouplement est, de la même manière que le disque d'entraînement 37, solidaire en rotation du quatre-pans 35, mais déplaçable axialement, le quatrepans et le disque d'entraînement 37 ne peuvent plus tourner. I1 en est de même de l'écrou 11 qui est relié au disque d'entraînement 37 par l'intermédiaire d'un accouplement d'embrayage ou cruciforme, ou par l'intermédiaire d'un accouplement similaire. Cela permet d'empêcher toute rotation ultérieure de l'écrou 11. Le piston de commande 3 se déplace en fonction delta course élastique du dispositif de frein, sans que l'écrou il puisse le suivre. Si la pression qui règne dans la chambre 55 est supprimée, le piston de commande revient, de manière connue, dans sa position de départ. Dans le cas d'une usure et dwun rattrapage de jeu antérieur réalisé par l'écrou 11, la position de départ est décalée vers la gauche par rapport à la position de départ initiale. Avantageusement, on prévoit un dispositif à l'aide duquel les deux surfaces ou faces d'accouplement 51 et 53 sont susceptibles d'être accouplées entre elles par formes complémentaires, lorsque le disque d'accouplement est appliqué, de la manière décrite ci-dessus, contre la broche filetée. Ainsi, chacune des surfaces d'accouplement 51 et 53 peut être pourvue d'une denture fine, la réalisation étant telle que les deux dentures peuvent s' interpénétrer par formes complémentaires, ce qui permet d'arrêter de façon certaine toute rotation du disque d'accouplement. REVENDICATIONS 1. Cylindre de frein à dispositif automatique de rattrapage du jeu, plus particulièrement pour les freins à sabots ou à disque, du type comprenant (a) une broche filetée disposée coaxialement dans le piston de commande du cylindre de frein et sur laquelle se déplace en direction du rattrapage du jeu un écrou à filetage non anti-bloquant et chargé par un ressort, ledit écrou se vissant en direction dudit piston lorsque le frein est actionné et étant susceptible d'être accouplé par friction ou par formes complémentaires avec la surface du fond dudit piston, (b) un alésage ménagé axialement dans la broche, débouchant dans ledit piston, en face d'une chambre de pression et dans lequel est engagé avec étanchéité un piston de contrôle mobile dans ledit alésage à l'encontre d'un ressort, (c) ainsi qu'un élément de verrouillage associé audit piston de contrôle et empêchant toute rotation de l'écrou lors du déplacement du piston de contrôle, caractérisé par le fait que ledit élément de verrouillage est constitué par un disque d'accouplement (47) solidaire en rotation de l'écrou et susceptible, lors du déplacement du piston de con trôle (21) dans une position pour laquelle la rotation est arrêtée, d'être pressé contre la broche filetée (7). 2. Cylindre de frein selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à partir de la chambre de pression (55) du piston de contrôle (3) le piston de contrôle (21) présente un alésage axial dans lequel est guide un quatre-pans capable d'y tourner librement, qu'un disque d'entraînement (37) est solidaire en rotation avec le quatre-pans (35) par une liaison avec l'extrémité de ce dernier qui se situe en dehors dudit alésage (33) et est susceptible d'être accouplé à l'écrou (11) par formes complémentaires, à l'aide de moyens d'accouplement périphériques de ma nière que ledit disque (37) et le quatre-pans tournent lorsque tourne l'écrou (Il), que le disque d'accouplement (47) est monté, entre le disque d'entraînement (37) et l'extrémité frontale du piston de contrôle (21),sur le quatre-pans (35) de manière à pouvoir tourner avec lui tout en pouvant s'y déplacer axialement, et que le piston de contrôle (21) comporte à son extrémité un dispositif d'entraînement (43) qui attaque le disque d'accouplement (47) et entraîne ce dernier, lors du déplacement du piston de contrôle, pour son contact d'arrêt au niveau de l'extrémité frontale de la broche filetée (7). 3. Cylindre de frein selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le disque d'accouplement (47) comporte un appendice saillant en direction de la broche filetée et pourvu d'une surface d'accouplement (513 et qu'en face de cette dernière est prévue une surface d'accouplement (53) portée par l'extrémité frontale de la broche filetée (7). 4. Cylindre de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces d'accouplement (51, 53) sont pourvues de fines dentures qui engrènent entre elles par formes complémentaires, lors du déplacement du disque d'accouplement.