Brevet FR2465923A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne d'une manière générale les freins d'urgence, c'est-à-dire les freins qui ne sont destinés à intervenir qu'exceptionnellement, lorsque la nécessité en devient impérieuse. De tels freins d'urgence trouvent notamment leur emploi dans l'industrie, pour l'équipement par exemple de treuils, de grues et de ponts roulants: ils demeurent normalement ouverts en per- manence, c'est-à-dire en position de dégagement, et ne sont com- mandés en fermeture, ou engagement, qu'en cas de danger, soit manuellement, soit automatiquement, sous le contrôle par exemple d'un détecteur sensible à la vitesse d'un organe à freiner. Globalement, un tel frein d'urgence comporte usuellement un support fixe, un organe à freiner, et au moins un organe de freinage propre à s'appliquer à celui-ci, ledit organe de freina- ge étant soumis, d'une part à des moyens d'engagement, tels que des moyens élastiques prenant appui sur le support fixe par exem- ple, qui le sollicitent en permanence enr direction de l'organe à freiner, et d'autre part à des moyens de retenue escamotables, qui le maintiennent normalement à distance de ce dernier0 Ces moyens de retenue escamotablesqui n'ont en fait qu'une fonction passive à assurer, sont généralement constitués par un électro-aimant ou un vérin hydraulique. Dans le cas de l'emploi d'un électro-aimant, il y a intem- pestivement, par nature, une consommation permanente d'énergie, d'autant plus regrettable que, comme souligné ci-dessus, la fonction à assumer est passive* En outre, le domaine d'emploi d'un électro-aimant est limi- té, cet emploi se trouvant exclu lorsque l'effort de retenue à assurer, qui est lié à l'effort de freinage à éventuellement développer, est important. Dans le cas de l'emploi d'un vérin hydraulique, celui-ci doit être alimenté en permanence, pour en compenser les inévita- bles fuites et ainsi en assurer le maintien en pression, ce qui réduit la fiabilité de l'ensemble et en augmente le coût. La présente invention a d'une manière générale pour objet un frein d'urgence avantageusement exempt de ces inconvénients et présentant en outre d'autres avantages. Ce frein d'urgence, qui est du genre comportant un support fixe, un organe à freiner, et au moins un organe de freinage propre à s'appliquer à celui-ci, ledit organe de freinage étant soumis d'une part à des moyens d'engagement, tels que des moyens élastiques prenant appui sur le support fixe par exemple, qui le sollicitent en permanence en direction de l'organe à freiner, et d'autre part à des moyens de retenue escamotables, qui le main- tiennent normalement à distance de ce dernier, est caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue escamotables comportent au moins un élément explosif, c'est-à-dire un élément, tel que bou- lon, écrou ou entretoise par exemple, contenant une charge explo- sive apte à en provoquer la fragmentation lorsqu'elle est mise à feu. Il a certes été déjà proposé la mise en oeuvre de charges explosives dans des systèmes de freinage, et plus particulière- ment dans des systèmes de freinage d'urgence. C'est le cas dans le brevet français No 71 21561 publié sous le NO 2.096. 314, et c'est le cas également dans le brevet américain NO 3.942.607. Mais, dans de tels brevets, la charge explosive intervient par son souffle: c'est ce souffle qui provoque le déplacement d'une pièce de commande apte à assurer l'entrée en action du système de freinage concerné. Il en résulte une complexité non négligeable des réalisa- tions correspondantes. Il n'en est pas de même pour le frein d'urgence suivant l'invention, dans lequel l'élément explosif mis en oeuvre est simple et intervient lui-même directement. Qu'il s'agisse d'un boulon, d'un écrou ou d'une entretoise, un tel élément explosif constitue avantageusement une pièce passive, ne nécessitant aucun entretien pour sa permanence, et ainsi bien adapté à l'exécution économique d'une simple fonction passive. Il assume par lui-même cette fonction, sans disposition particulière, et sans organe complémentaire, comme le ferait un élément semblable mais dépourvu de charge explosive. Lorsque la mise à feu de sa charge explosive est commandée, et la commande correspondante peut avantageusement être assurée à distance, par envoi d'un courant électrique approprié, cette charge explosive en provoque la fragmentation en au moins deux morceaux, et, par là, la fonction passive de retenue qu'il assu- mait jusque là se trouve brutalement annihilée. Outre la grande simplicité et l'économie d'entretien résul- 3 2465923 tant de sa mise en oeuvre, un tel élément explosif présente d'autres avantages. Tout d'abord, son temps de réponse est extrêmement court, quasi nul. Il en résulte une grande sécurité, En outre, dans le cas o plusieurs freins d'urgence sont installés en batterie sur un même organe à freiner, il se prête avantageusement, si on ne souhaite pas un freinage trop brutal de cet organe à freiner, à une entrée en action modulée de ces freins d'urgence, par commandes convenablement retardées succes- sivement les unes par rapport aux autres des charges explosives correspondantes. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exem- ple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un frein d'urgen- ce suivant l'invention, suivant la ligne I-I de la figure 2, pour la position de dégagement de ce frein; la figure 2 est une vue en élévation de ce frein d'urgence, suivant la flèche II de la figure 1; la figure 3 en est une vue partielle en plan-coupe, suivant la ligne III-111 de la figure 2; la figure 4 est une vue partielle analogue à celle de la figure 1, pour la position d'engagement du frein suivant l'inven- tion; la figure 5 est une vue partielle analogue à celle de la figure 2 pour cette position d'engagement, et illustre un mode de réalisation possible des moyens de dégagement susceptibles d'être associés au frein suivant l'invention; les figures 6 et 7 sont des vues reprenant chacune pour partie la figure 1 et concernant chacune respectivement une va- riante de réalisation. Sur ces figures, l'organe à freiner est un disque rotatif 10. Outre ce disque 10, le frein d'urgence suivant l'invention comporte un support fixe 11, et au moins un organe de freinage propre à s'appliquer au disque 10. Dans les exemples de réalisation représentés, deux organes de freinage 12A, 12B sont prévus, qui sont-chacun respectivement destinés à agir sur l'une et l'autre des faces du disque 10, 4 2465923 symétriquement l'un par rapport à l'autre vis-à-vis de ce disque 10. Le support fixe il comporte, au droit de la tranche du dis- que 10, et perpendiculairement à l'axe de celui-ci, un flasque de support 13. Il comporte en outre, pour le guidage des organes de freina- ge 12A, 12B, deux corps creux 14A, 14B rapportés chacun respecti- vement sur l'une et l'autre des faces du flasque 13. A cet effet, ces corps creux 14A, 14B sont chacun solidai- res d'une semelle 15A, 15B, par laquelle ils sont solidarisés au flasque 13, par exemple à l'aide d'ensemble vis-écrou 17, tel que représenté* Des nervures de renfort 18A, 18B les relient à leurs semel- les 15A, 15B. Les organes de freinage 12A, 12B sont en relation de cylin- dre-piston avec les corps creux 14A, 14B, la concavité de ceux-ci étant tournée vers le disque 10, et ces organes de freinage 12A, 12B étant montés coulissants dans leurs ouvertures libres, Extérieurement, en regard du disque 10, les organes de frei- nage 12A, 12B portent chacun une garniture de frottement 19A, 19B. Intérieurement, dans le corps creux 12A, 12E correspondant, ils portent chacun axialement de manière solidaire une colonnet- te de commande 20A, 20B. Les dispositions constructives relatives à ces diverses caractéristiques sont bien connues par elles-mêmes, et ne fai- sant pas partie de la présente invention, elles ne seront pas décrites plus en détail ici. Il en est notamment ainsi de la liaison entre chaque organe de freinage 12A, 12B et sa colonnette de commande 20A, 20B, qui, si désiré, peut comporter une rotule. Chaque organe de freinage 12A, 12B est soumis à des moyens d'engagement qui le sollicitent en permanence en direction du disque 10. Il s'agit, dans l'exemple de réalisation représenté, de moyens élastiques, constitués par exemple, tel que représenté, d'un empilage de rondelles Belleville 22A, 22B qui, engagé sur la colonnette de commande 20A, 20B correspondante, prend appui sur le support fixe 11, et plus précisément sur le fond 21A, 21B du corps creux 12A, 12B concerné, et porte sur un épaulement 23A, , 2465923: 23B de ladite colonnette de commande 20A, 20B. Chaque organe de freinage 12A, 12B est en outre soumis à des moyens de retenue escamotables, qui le maintiennent normale- ment à distance du disque 10, tel que représenté à la figure lo Suivant l'invention, ces moyens de retenue escamotables comportent au moins un élément explosif, c'est-à-dire un élément contenant une charge explosive apte à en provoquer la fragmenta- tion lorsqu'elle est mise à feu. Dans la forme de réalisation illustrée par les figures 1 à 5, l'élément explosif ainsi mis en oeuvre est constitué par un boulon explosif 25A, 25B, qui est en prise par son f t fileté 26A, 26B avec l'organe de freinage 12A, 12B intéressé, et plus précisément avec la colonnette de commande 20A, 20B solidaire de celui-ci, cette colonnette de commande étant à cet effet creusée axialement d'un alésage taraudé 27A, 27B à son extrémité libre, et qui prend appui par sa tête 28A, 28B sur le support fixe 11, et, plus précisément, sur le fond 21A, 21B du corps 14A, 14B correspondant, a l'extérieur de celui-ci, ce fond étant percé axialemernt d'un trou propre au passage du f t fileté 26A, 26B d'un tel boulon explosif 25A, 25Bo La constitution d'un boulon explosif est bien connue par elle-même, et, ne faisant pas partie de la présente invention, elle ne sera pas décrite en détail icio Il suffira de rappeler qu'un tel boulon explosif contient une charge explosive, à laquelle est raccordée une filerie 30A, B propre à en permettre la mise à feu, et qui est apte à provo- quer, lors d'une telle mise a feu, le détachement de la tête 28A, 28B visà-vis du fût fileté 26A, 26Bo Des moyens de dégagement sont en outre de préférence prévus pour assurer un écartement des organes de freinage 12A, 12B vis- à-vis du disque 10, à la mise en service du frein, ou à chaque remise en service de celui-cio En effet, sans autre, le seul vissage des boulons 25A, 25B pour assurer un tel écartement serait malaisé, compte tenu de l'effort élastique, dû à l'empilage des rondelles Belleville 22A, 22B, à surmonter* Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 5, ces moyens de dégagement comportent, pour chaque organe de freinage 12A, 12B, au moins deux oreilles 32A-33A, 32B-33B, formées, chacune respectivement, en regard l'une de l'autre, sur 2465923; un tel organe de freinage 12A, 12B et sur le support fixe il, et, plus précisément, dans ce dernier cas, sur le corps creux 14A, 14B, en saillie latéralement vis-à-vis de celui-ci, figures 2 et 5. En pratique deux paires de telles oreilles 32A-33A et 32B-33B sont prévues, en positions diamétralement opposées l'une par rapport à l'autre. De telles oreilles, ainsi qu'il est visible isolément à la figure 3 pour l'une d'elles, sont chacune affectées d'une échan- crure 34, qui s'étend radialement. Chaque paire d'oreilles 32A-33A et 32B-33B est ainsi apte à la mise en place d'un vérin 35, perpendiculairement au plan du disque 10, tel qu'illustré à la figure 5. Un tel vérin comporte un corps 36, auquel est lié un tirant 37 dont l'extrémité se termine par une tête 38 permettant son engagement sur une oreille 32A, 32B par exemple, et un piston 39 auquel est lié un tirant 40 dont l'extrémité se termine par une tête 41 permettant dans ce cas son engagement sur une oreille 33A, 33B. Par la mise en oeuvre de tels vérins 35, il est possible d'écarter du disque 10 les organes de freinage 12A, 12B, jusqu'à butée des colonnettes de commande 20A, 20B de ceux-ci sur le fond 21A, 21B des corps creux 14A, 14B correspondants. La mise en place par vissage des boulons explosifs 25A, 25B peut alors se faire de manière aisée. Après cette mise en place, les vérins 35 sont retirés, par dégagement latéral; ils peuvent par exemple être utilisés pour une opération semblable sur d'autres freins. En service, les boulons explosifs 251A, 25B maintiennent en permanence les organes de serrage 12A, 12B à distance du disque , à l'encontre des empilages de rondelles Belleville 22A, 22B. Lorsque la nécessité s'en fait sentir, la mise à feu de leur charge explosive est commandée, par envoi d'un courant appro- prié sur les fileries 30A, 30B, cet envoi étant assuré soit sous le contr8le d'une commande manuelle, soit automatiquement, sous le contrôle par exemple d'un détecteur de vitesse (non détaillé sur les figures). De cette mise à feu, il résulte, comme précisé ci-dessus, l'élimination de la tête 28A, 28B des boulons explosifs 25A, 25B, comme représenté pour l'un d'eux sur la figure 4. 7 2465923 Les organes de freinage 12À, 12B ainsi libérés, viennent s'appliquer instantanément au disque 10, sous la sollicitation des empilages de rondelles Belleville 22A, 22B. Le frein suivant l'invention ne se trouve en rien détérioré par la mise à feu des boulons explosifs qu'il comporte, seuls ceux-ci étant à changer pour permettre une nouvelle mise en ser- vice de ce frein, Cette nouvelle mise en service se fait par exemple comme précédemment décrit. En variante, le déplacement des organes de freinage néces- saire pour un vissage aisé des boulons explosifs 25A, 25B peut par exemple Ctre assuré par le disque 10, lorsque celui-ci, ou l'organe dont il est solidaire, est susceptible d'un mouvement axial de va-et-vient dans les deux sens. Suivant la variante de réalisation illustrée par la figure 6, qui concerne à titre d'exemple la commande de l'organe de freinage 12A, l'élément explosif associé à celui-ci est consti- tué par un écrou explosif 42A qui, par vissage, est en prise avec un fût fileté 43A, lui-même en prise, par vissage, avec cet organe de freinage 12A, et plus précisément avec la colonnette de commande 20A de celui-ci, ce fût fileté étant vissé dans l'alé- sage taraudé 27A de cette colonnette de commande 20A. Comme précédemment, l'écrou explosif 42A prend appui sur le support fixe 11, et plus précisément sur le fond 21A du corps creux 14A correspondant. A la mise à feu de sa charge explosive, un tel écrou 42A se trouve éliminé par fragmentation en au moins deux morceaux, ce qui assure la libération de l'organe de freinage 12A, comme pré- cédemment. Mais, suivant cette variante, le fût fileté 43 peut être fait suffisamment long pour qu'il soit encore préhensible de l'extérieur du corps creux 14A lorsque l'organe de freinage 12A est appliqué au disque 10, et puisse ainsi servir au retrait de cet organe de freinage nécessaire à son dégagement vis-à-vis de ce disque. Bien entendu, cette variante s'applique aussi bien à l'organe de freinage 12B. Il en est de même pour la variante de réalisation illustrée par la figure 7. Suivant celle-ci, l'élément explosif suivant l'invention est 8 2465923, constitué par une rondelle explosive 45A qui, formant entretoise, est interposée entre le support fixe 11, et plus précisément le fond 21A du corps creux 14A correspondant, d'une part, et un tirant 46A attelé à l'organe-de freinage 12A, et plus précisé- ment à la colonnette de commande 20A de celui-ci. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce tirant 46A est constitué d'un f t fileté 43A, engagé à vissage dans l'alésage taraudé 27A de la colonnette de commande 20A, et d'un écrou 47A en prise par vissage sur ce fût fileté 43A, au contact de la rondelle explosive 45A. Grâce à une telle disposition, le dégagement de l'organe de freinage 12A vis-à-vis du disque 10 peut être assuré à l'aide d'un outillage, bien connu en soi en matière de boulonnage, pro- pre à assurer une traction sur le fût fileté 43A en prenant appui sur le fond 21A du corps creux 14A, ce qui facilite le vissage de l'écrou 47A. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments. En particulier, le tirant 46A de la forme de réalisation illustrée par la figure 7 n'est pas nécessairement un tirant fileté; il pourrait au contraire s'agir par exemple d'un tirant quart de tour, ou d'un tirant assujetti par une clavette à l'organe de freinage correspondant. Dans un tel cas, un tel tirant présente un épaulement, pour appui de la rondelle explosive. En outre, le domaine d'application de l'invention ne se li- mite pas au cas o l'organe à freiner est un disque, mais s'étend au contraire aussi bien au cas o il s'agit d'un tambour ou d'une couronne, et, d'une manière plus générale, d'un organe quelcon- que, longiligne par exemple, tel que c'est le cas dans certains freins à bande ou à mâchoires, quelle que soit la structure du frein correspondant. Ce n'est d'ailleurs que par simple commodité qu'un tel orga- ne a été désigné ici par organe "à freiner"; il s'agit en réali- té d'un organe contre lequel peut s'appliquer un organe de frei- nage, et il va de soi qu'un tel organe pourrait être fixe si par exemple l'organe de freinage est porté par une masse mobile; 9 2465923 il suffit donc qu'il y ait un quelconque mouvement relatif entre l'organe, dit ici organe à freiner, et le support, considéré ici comme fixe, sur lequel prennent appui les moyens d'engagement agissant sur l'organe de freinage. 2465923 REVENDICATIONIS 1. Frein d'urgence du genre comportant un support fixe, un organe à freiner, et au moins un organe de freinage propre à s'appliquer à celuici, ledit organe de freinage étant soumis, d'une part à des moyens d'engagement, tels que des moyens élas- tiques prenant appui sur le support fixe par exemple, qui le sollicitent en permanence en direction de l'organe à freiner, et d'autre part à des moyens de retenue escamotables, qui le main- tiennent normalement à distance de ce dernier, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue escamotables comportent au moins un élément explosif, c'est-à-dire un élément contenant une charge explosive apte à en provoquer la fragmentation lorsqu'elle est mise à feu. 2. Frein d'urgence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément explosif est constitué-par un boulon explosif, qui est en prise par son fût avec l'organe de freinage, et qui prend appui par sa tête sur le support fixe. 3. Frein d'urgence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément explosif est constitué par un écrou explosif, qui est en prise avec un fût fileté lui-même en prise avec l'organe de freinage, et qui prend appui sur le support fixe. 4. Frein d'urgence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément explosif est constitué par une rondelle explosive qui, formant entretoise, est interposée entre le sup- port fixe et un tirant attelé à l'organe de freinage. 5. Frein d'urgence suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit tirant a un fût fileté, et la rondelle explosive est interposée entre le support fixe et un écrou en prise avec ledit fut fileté. 6. Frein d'urgence suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, et dans lequel des moyens de dégagement étant prévus pour assurer un écartement de l'organe de freinage vis-à-vis de l'organe à freiner, caractérisé en ce que lesdits moyens de déga- gement comportent au moins deux oreilles, qui sont formées cha- cune respectivement, sur l'organe de freinage et sur le support fixe, en regard l'une de l'autre, et qui sont aptes à la mise en place d'un vérin.