Brevet FR2472111A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un arbre destiné à être utilisé dans des véhicules sur rails en tant qu'essieu ou dans des transmissions de véhicules sur rails, l'arbre étant muni d'un ou plusieurs disques de frein qui se composent, en une ou plusieurs parties, d'un moyeu et d'une ou plusieurs jantes de freinage. Les disques de frein connus jusqu'à présent sont emmanchés, soit directement, soit avec leur moyeu, sur l'arbre portant la roue à freiner et, dans certains cas, un clavetage entre le disque de frein et l'arbre s'ajoute à l'emmanchement à force. On connait, d'après le brevet allemand 1 007 192, le disque de frein vissé sur le moyeu de la roue mais, dans ce cas, le moyeu de la roue lui-mAme est relié à l'arbre par clavetage, et un vissage sert à la sécurité du moyeu sur la roue. D'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 835 350, il est connu de réaliser la fixation sur l'arbre du moyeu portant le disque de frein à l'aide d'un clavetage. Il est également connu, a partir du brevet allemand 1 175 721,que les disques de frein peuvent être fixés au moyeu de la roue à boudin à l'aide de toute une série d'autres types de fixation, mais le moyeu lui-même est emmanché sur l'arbre. A l'exception des disques de frein fixés aux roues, la force de freinage doit, dans chaque cas, se transmettre, dans le disque de frein, par l'emmanchement à force entre le moyeu et l'arbre, de sorte que cet ermanchement ne doit pas être inférieur à une certaine solidité. Cela constitue un problème dans le cas où l'arbre se compose d'un tube parce que, éventuellement, l'emmanchement à force a pour conséquence un étranglement du tube ou de l'arbre creux, ce qui n'assure plus un appui suffisant du disque sur l'arbre. En particulier dans le cas où l'arbre portant le disque de frein appartient à la transmission d'un véhicule sur rails, les conséquences et influences défavorables peuvent se cumuier au point que l'emmanchement à force du disque de frein sur l'arbre ne peut pas être garanti. Même si l'on a disposé deux disques de frein complets sur un moyeu et si le moyeu à son tour est seulement emmanché sur l'arbre, la liaison entre moyeu et arbre peut être détruite très rapidement dans le cas d'un arbre creux, parce que celui-ci peut se déformer plus facilement sous l'influence des forces relativement élevées de l'emmanchement à force que dans le cas d'un arbré plein. Nais ces inconvénients peuvent également se produire dans les arbres en matériau plein, parce que, du fait des vitesses toujours plus grandes des véhicules sur rail et des échauffement forcément plus grands qui en résultent pour les disques de frein, l'emmanchement à force doit être plues robuste, sa mise en place doit donc résulter de forces plus importantes, pour pouvoir garantir avec plus de sécurité une assise solide des disques de frein sur l'arbre. L'invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients des types de fixation connus des disques de frein sur les arbres, et de réaliser une liaison entre arbre et disque qui soit absolument assurée contre un desserrage. Le moyen d'atteindre ce but selon l'invention consiste en ce que les disques de frein sont intégrés dans l'arbre avec leur portion de moyeu. De préférence, la portion de moyeu du disque de frein constitue une seule pièce avec l'arbre. Mais il peut être tout aussi avantageux d'intégrer à l'arbre la portion de moyeu fabriquée spécialement, à l'aide de soudure, notamment soudure par frottement. L'avantage de l'invention est évident. Du fait que la portion de moyeu du disque de frein constitue une partie d'un arbre, il est indifférent qu'elle soit insérée dans l'arbre ou qu'elle constitue une seule pièce avec l'arbre, on n'a plus besoin d'emmanchement à force pour fixer le disque sur l'arbre et ainsi disparaissent tous les inconvénients de ce type de fixation. Un autre avantage tient au fait que la largeur de la jante de freinage, c'est-à-dire de la surface de freinage annulaire,peut être plus grande que jusqu'à présent, et cela pour un même diamètre du disque de frein, parce que, à présent, le moyeu lui-même tient beaucoup moins de place et que, par suite, la jante de freinage peut être augmentée vers l'intérieur. I1 existe en outre l'avantage d'économiser le poids du moyeu qui affecte la masse non suspendue. Par ailleurs, la question de place pour rapporter le moyeu est importante, notamment quand le disque de frein est placé sur un arbre de la transmission du véhicule sur rails, où on sait qu'il règne des conditions de place tres étroites. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquel - la figure 1 représente un arbre en matériau plein avec différents disques de frein; et - la figure 2 représente un arbre creux avec d'autres exemples de disques de frein. La figure 1 représente un arbre 11 en matériau plein qui est constitué de plusieurs pièces, les différents disques de frein étant intégrés dans l'arbre. Le disque de frein 12 se compose de deux anneaux de friction qui sont reliés ensemble à l'arrière par des ailettes servant à l'air de refroidissement. L'un des anneaux de friction est prolongé et épaissi en direction de l'arbre 11 et il constitue ainsi la portion de moyeu 13 qui constitue un disque avec les dimensions de l'arbre 11. Cette portion de moyeu 13 est reliée par des cordons de soudure 14 à deux portions de l'arbre 11, de façon qu'après la soudure l'arbre 11 constitue une unité qui porte en outre les roues à boudin ou pignons d'entratnement et qui est supportée aux deux extrémités dans des paliers d'essieu. Dans une autre forme de disque de frein, l'anneau de friction ou la jante de freinage 15 muni de deux surface de frottement est fabriqué en une seule pièce avec la portion de moyeu 16 en forme de disque, la liaison entre la jante 15 et la portion de moyeu 16 étant constituée par des rayons 17 qui partent alternativement de l'un ou l'autre des anneaux de friction vers la portion de moyeu 16. Ce disque de frein est également intégré par soudure dans l'arbre 11 avec sa portion de moyeu 16 en forme de disque. Dans une autre forme de réalisation, le disque de frein est constitué selon le brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1 222 962, où la portion de moyeu 18 relativement épaisse comporte des bras porteurs 19 dans lesquels on a prévu, de façon connue, des rainures dans lesquelles sont introduites les clavettes de la jante de freinage 20. La liaison de la portion de moyeu 18 avec la portion d'arbre 11 est réalisée par soudure par frottement d'une façon connue, ce qui fait disparaitre les fentes de séparation 21 entre la portion de moyeu et l'arbre. La figure 2 représente l'utilisation de l'invention dans un arbre creux, dans lequel sont intégrés les disques de frein avec leur portion de moyeu. Dans la première forme de réalisation, la portion de moyeu 23 est un anneau dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre extérieur de l'arbre 22. Dans cet anneau 23 en forme de bourrelet, on a réalisé des perçages radiaux 24 qui correspondent aux perçages correspondants de la jante de freinage 25. La liaison entre la jante 25 et la portion de moyeu 23 est réalisée par des douilles de serrage 26, ressorts à douille ou analogues introduits dans les deux perçages. La portion de moyeu 23 est soudée entre les deux portions de l'arbre 22 et elle constitue alors une unité avec l'arbre. Mais on peut aussi sans difficulté réaliser l'anneau en forme de bourrelet par épaississement de l'arbre, épaississement réalisé pendant la fabrication de l'arbre ou d'une partie d'arbre, l'épaississement faisant alors partie de l'arbre.La fixation de la jante de freinage est réalisée alors de la façon décrite précédemment à l'aide d'éléments de serrage introduits dans les perçages radiaux ou à l'aide de vis ou autres éléments connus. Un tel bourrelet peut être rapporté de façon particuliArement avantageuse sur un arbre en matériau plein. Dans une autre réalisation de l'invention, des ailettes 27 choisies dans un disque de frein en une pièce et reliant ensemble deux anneaux de friction 28 sont prolongées sous forme de portion de moyeu annulaire 29 qui est intégrée ensuite dans l'arbre 22 avec des cordons de soudure 30. Une autre forme de réalisation consiste en ce que la portion de moyeu annulaire 31 porte des bras 32 contenant une rainure dans laquelle est serrée une clavette ou une ailette prolongée de la jante de freinage 33. On peut bien entendu ajouter les réalisations, sécurités et autres éléments connus de la liaison par serrage sans que les dispositions supplémentaires soient nécessaires. La différence avec la réalisation connue tient en ce qu'il n'est pas nécessaire d'emmancher sur l'arbre un moyeu fabriqué spécialement, du fait que le moyeu constitue en même temps une partie de l'arbre. Compte tenu du fait que le moyeu ou la portion de moyeu d'un disque de frein fait partie en même temps d'un arbre, on peut utiliser d'autres constructions de disques de frein, ou bien les constructions des figures 1 et 2 peuvent être échangées, c'est-à-dire que les disques de la figure 1 peuvent etre utilisés pour un arbre creux selon la figure 2, si l'on utilise à la place de la portion de moyeu en forme de disque de la figure 3 une portion de moyeu annulaire selon la figure 2. I1 est seulement essentiel que la portion de moyeu du disque de frein fasse partie de l'arbre.On peut naturellement utiliser des disques de frein qui sont subdivisés par un plan perpendiculaire à l'arbre, ou des disques de frein qui sont constitués seulement d'un anneau de friction qui porte à l'arrière des ailettes de refroidissement. Avec l'invention, il est également facile de disposer sur un arbre deux ou plusieurs disques de frein ce qui, notamment dans le cas d'arbre creux, mène au fait qu'on peut prolonger vers les catés la portion de moyeu annulaire jusqu'S ce que les portions de moyeu de deux disques de frein voisins se touchent,et et ensuite on peut les souder ensemble à l'endroit du contact. Si l'on dispose de cette manière deux disques se composant seulement d'une jante de freinage avec des surfaces de friction opposées l'une à l'autre, on peut prévoir facilement un dispositif à expansion avec lequel les garnitures de frein recouvrant totalement ou partiellement les surfaces de frottement peuvent être pressées contre ces surfaces.Avec les mêmes disques de frein, on peut aussi monter un frein dans lequel les surfaces de frottement sont tournées vers l'extérieur à l'opposé l'une de l'autre et où les garnitures de frein sont poussées de l'extérieur contre les surfaces de frottement. Pour cela, on doit seulement souder, de façon différente, les portions de moyeu des deux disques de frein et les intégrer dans l'arbre. Par tailleurs, il est simple de fabriquer la portion de moyeu d'un disque de frein en une seule pièce avec l'arbre. Par exemple, le bourrelet 23 peut donner, par fraisage parallèle des rainures ou bras porteurs, la portion de moyeu pour un disque de frein avec clavettes. On peut également utiliser d'autres techniques de jonction pour l'intégration des portions de moyeu dans l'arbre. Ainsi, au lieu de soudage, les portions de moyeu des disques peuvent être intégrés à l'arbre par brasure, collage ou emmanchement conique.Par exemple, la portion de moyeu 31 de la figure 2 peut être prévue sur l'un des cotés avec un cône extérieur, l'autre côté de la partie de moyeu comportant par contre un côté intérieur stélargissant vers l'extérieur avec les mêmes dimensions que le cône extérieur de l'autre catie. Les parties de l'arbre 22 en contact avec cette portion de moyeu sont alors réalisées de façon correspondante, de façon que ces parties s'ajustent l'une dans l'autre et puissent etre reliées de façon inamovible, par exemple par collage. Les points de liaison peuvent être également constitués autrement que par un cane, tOutes les formes connues pouvant être utilisées. Dans le cas d'un arbre creux, on peut, par exemple, tourner un coté d'une partie de moyeu sous la forme d'un tourillon et prévoir, sur l'autre côté, un alésage avec les dimensions du tourillon, et ensuite, après introduction du tourillon de la portion d'arbre à raccorder dans l'alésage et inversement, la liaison peut être consolidée par brasage. Par ailleurs, l'invention peut s'utiliser sans difficulté pour d'autres arbres ou axes qui doivent porter un disque de frein. Il s'agit, par exemple, de l'utilisation dans le cas de poids lourds ou autres véhicules dans lesquels de grosses masses doivent être freinées. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Arbre destiné à être utilisé dans des véhicules sur rails en tant qu'essieu ou dans des transmissions de véhicules sur rails, l'arbre étant muni d'un ou plusieurs disques de frein qui se composent, en une ou plusieurs parties, d'un moyeu et d'une ou plusieurs jantes de freinage, caractérisé en ce que le disque de frein est intégré dans l'arbre 1, 12) avec sa portion de moyeu (13, 16, 18, 23, 29, 31). 2 - Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de moyeu du disque de frein constitue une seule pièce avec l'arbre. 3 - Arbre selon la revendication 1; caractérisé en ce que la portion de moyeu du disque de frein fabriqué spécialement est intégrée à l'arbre par des liaisons définitives, notamment soudure, brasure, collage, emmanchement conique ou analogues. 4 - Arbre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la portion d'arbre (23) du disque de frein est constituée par un bourrelet annulaire de l'arbre (z2), muni de perçages radiaux(Z, le bourrelet faisant partie de l'arbre ou étant intégré dans l'arbre sous la forme d'une piece de diamètre plus grand que le diamètre de l'arbre. 5 - Arbre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que la portion d'arbre du disque de frein, dans le cas d'un arbre (11) en matériau plein, se compose d'une pièce en forme de disque (13, 16, 18) et, dans le cas d'un arbre creux, d'une pièce annulaire (23, 29, 31), avec les dimensions correspondant à l'arbre, et en ce qu'on a prévu sur la surface extérieure de la pièce en forme de disque ou d'anneau des moyens de fixation et de liaison de la ou des jantes de freinage. 6 - Arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions dans le sens de l'axe des portions de moyeu en forme de disque ou d'anneau sont choisies en fonction de la distance désirée entre deux disques de frein voisins.