Brevet FR2461162A1 — publié le 19810130

L'invention se rapporte à un dispositif de freinage d'un arbre rotatif par l'inteemédiaire d'une roue ou d'un disque, ce dispositif, qui est en particulier destiné à etre utilisé sur un véhicule ferroviaire, comprenant un support mobile vers une surface de freinage ainsi qu'une semelle de sabot de freinage montée sur ce support et comprenant une surface de contact pouvant être amenée à frotter contre la surface de freinage. Lorsque la surface de contact de la semelle d'un sabot d'un dispositif de ce type est miseen appui lors d'un freinage contre la surface correspondante de la roue ou d'un disque fixé sur l'arbre, on sait que la chaleur de frottement dégagée par la semelle de sabot à surface de contact concave agissant sur la roue peut provoquer un élargissement de cette semelle et que la même chaleur dégagée par une semelle de sabot à surface de contact plane agissant sur un disque peut provoquer une flexion de cette semelle, car la température est plus élevée à la surface de contact de cette semelle de sabot qu'à la surface tournée vers le support. Les dispositifs connus du type mentionné comprennent par exemple des semelles de sabotmétalliques à surface de contact continue. La chaleur de frottement peut provoquer un écartement tel de la semelle de sabot que la région centrale de sa surface de contact, considérée dans la direction de la circonférence de la roue, entre en contact plus étroit avec cette roue que ses régions extérieures. En conséquence, cette région médiane de la surface de contact peut subir une pression superficielle considérablement plus forte que celle des régions extérieures, considérées dans la direction de la circonférence de la roue, avec pour conséquence une quantité supérieure de chaleur produite dans cette partie médiane exposée à une charge supérieure.Cette charge élevée et locale par unité de surface peut provoquer des températures risquant de faire fondre la semelle de sabot à la surface de contact, de sorte que le frottement de freinage recherché peut disparaître pour être remplacé par une lubrification à liquide qui fait disparaître le freinage. Il existe aussi des semelles de sabot defrnage en matière rIastiQJe que des rainures divisent en segments perpendiculairement à la direction de déplacement afin d'a mélicrer -'varaticn de la chaleur pour protéger le matériau, ces sabots ayant alors une soupiesse qui leur permet d'épouser plus facilement la forme du support lors de leur montage. ais ces semelles de sabot connues, qui sont en matière plastique, ont pour cette raison une faible conduc tibilité thermique et de plus elles sont sensibles à lthumi- dité, car, lorsque les surfaces de contact sont humides, on sait que le coefficient de frottement des semelles de ma tière plastique diminue fortement avec pour conséquence que leurs possibilités d'utilisation sont limitées. L'invention a pour objet un dispositif de freinage du type tel que spécifié et dont le perfectionnement porte sur ce point particulier, ce dispositif étant conçu de manière à permettre de maintenir dans des limites admissibles les différences d'efforts superficiels à la surface de contact et de manière à ne pratiquement pas être affecté par les effets extérieurs, c'est-à-dire de manière à garantir le freinage même lorsque les semelles de sabot utilisées sont longues dans la direction du mouvement. Selon une particularité essentielle du dispositif de freinage selon l'invention, la semelle de sabot est en une pince de fonte et sa surface de contact comprend au moins un évidement en forme de gorge qui subdivise-cette semelle en au moins deux segments2 cet évidement pénétrant dans la semelle à une profondeur telle que l'épaisseur subsistante forme une liaison des segments qui est flexible mais rigide dans la direction du mouvement de l'arbre de manière que les éléments de surface que comportent les segments puissent s'appliquer indépendamment contre la surface de freinage. La division de la semelle de sabot métallique, qui est dans son ensemble relativement rigide, a pour effet que la chaleur de freinage se dirige de chaque segment individuel vers le support et que l'écartement de chaque segmené individuel, considéré dans la direction de la circonférence, se produit des deux côtés. La déformation d'ensemble de la semelle de sabot est ainsi réduite et aucune surchauffe locale ne se produit. Cette disposition permet d'uniformiser la charge par unité de surface, d'améliorer le freinage, d'allonger la vie utile de la semelle par rapport aux semelles qui sont longues et qui ne sont pas subdivisées. Selon un mode de réalisation avantageux, l'épais- seur subsistante de la semelle -mesurée alors que cette dernière n'a pas encore subi d'usure- est égale ou inférieure à la moitié de l'épaisseur totale de la semelle de sabot. Les évidements sont de préférence des rainures perpendiculaires à la direction de déplacement de l'arbre et dont les surfaces latérales sont au moins approximativement perpendiculaires à la surface de contact. Il est relativement facile de réaliser ces rainures qui constituent aussi des bar rayères thermiques qui n'autorisent qu'un passage limité de chaleur d'un segment à un autre. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé représentant deux modes de réalisation nullement limitatifs et sur lequel - la figure 1 est une coupe transversale d'un dispositif de freinage ; et - la figure 2 est une coupe longitudinale partielle, parallèle à l'axe, d'une variante de réalisation. Les éléments identiques portent les mêmes références sur les différentes figures. Le dispositif de freinage de la figure 1 est destiné à une roue 4 de véhicule ferroviaire et comprend un support 1 sur lequel est fixée une semelle de sabot 2 qui est équipée d'un mentonnet 10 logé dans une gorge du support. Ce support 1 peut osciller autour d'un axe 3 et il est déplaçable dans le plan de la roue 4 montée sur un arbre 11 vers la surface de roulement de cette roue. Lors d'un freinage,le support 1 et sa semelle de sabot 2 sont serrés contre la surface de roulement de la roue 4, une surface concave de contact 5 de la semelle 2 étant alors amenée à frotter contre la surface de freinage 6 formée de la surface de roulement. La semelle de sabot 2 est coulée en une pièce, elle est en fonte et comporte conformément à l'invention une rainure conformée en évidement 7 en ror,e ce rainure dont les surfaces latérales sont sensiblement perpendiculaires à la surface de contact 5 et sont transversales par rapport à la direction du mouvement (flèche 12) de l'arbre 11, c'està-dire de la roue 4. Cette rainure pénètre dans la semelle 2 en partant de la surface de contact 5 et arrive à une profondeur qui, dans l'exemple de réalisation représenté, correspond à environ 75 0 de l'épaisseur totale de la semelle de sabot 2 ; il reste donc à celle-ci au fond de la rainure une partie pleine dont l'épaisseur R représente environ 25 % de l'épaisseur totale.Ainsi, la semelle 2 est subdivisée en deux segments solidaires 8 et la surface de contact 5 est subdivisée en deux segments indépendants 9. Les deux segments 8 de la semelle sont reliés de manière flexible dans la région dans laquelle subsiste l'épaisseur de matière R, mais ils sont sensiblement indépendants fonctionnellement. Au cours d'un freinage, chaque segment 8 de la semelle dégage sa propre chaleur de frottement qui est évacuée individuellement vers le support 1. Les segments 8 que sépare la rainure peuvent s'écarter indépendamment et régulièrement dans les deux sens avec pour conséquence que l'é- cartement de l'ensemble de la semelle de sabot 2 est réduit en conséquence. Ainsi, l'effort ou charge par unité de surface est uniformisé et le risque de surchauffe locale et d'abaissement du coefficient de frottement résultant de cette surchauffe sont pratiquement éliminés. Le freinage est amélioré dans son ensemble. Le dispositif de freinage de la figure 2 comprend un disque 14 fixé sur un arbre non représenté et comprenant des surfaces planes de freinage 6, ainsi que deux semelles de sabot 2 pouvant s'appliquer de part et d'autre contre ces surfaces 6 et comprenant des surfaces de contact planes 5. Deux évidements 7 subdivisent chaque semelle 2 en trois parties 8' et la surface de contact 5 en trois parties 9t. Ces modes de réalisation comprenant une plus grande quantité d'évidements conviennent particulièrement aux semelles de sabot qui sont relativement longues, c'est-à-dire qui ont des cotes relat vement grandes dans la direction de déplace ment (flèche 12). Il faut prendre en considération les quan tités de chaleur dégagées et les caractéristiques de trans- fert de chaleur et de résistance mécanique des matériaux utilisés lors du choix du nombre des parties 8 de la semelle. La chaleur de frottement dégagée dans la région de chaque partie 8' de la semelle de ce dispositif de freinage à surfaces planes de contact 5 coopérant avec des surfaces planes de freinage 6 est aussi évacuée indépendamment par l'intermédiaire de la partie concernée 8' de semelle. La subdivision de la semelle de sabot 2 conforme à l'invention évite la flexion vers l'arrière des extrémités de cette dernière et donc les parties médiane et extérieures 8' subissent la même charge par unité de surface et le même échauffement. Le mode de réalisation de la figure 2 permet d'obtenir les mêmes effets avantageux avec des surfaces cylindriques 5 de contact et 6 de freinage. Il est bien entendu que la semelle de sabot à surface de contact concave peut aussi comporter plusieurs évidements. REVENDiCATIOS Dispositif de freinage d'un arbre par l'inter- médiaire d'une roue ou d'un disque destiné en particulier à un véhicule ferroviaire et comprenant un support détlaça- ble vers une surface de freinage et une semelle de sabot monté sur ce support et comportant une surface de contact pouvant âtre amenée à frotter contre la surface de freinage, dispositif coractrisé en ce que ladite semelle de sabot (2) est en une pièce de fonte et sa surface de contact (5) comprend au moins un évidement (7) en forme de gorge qui divise cette semelle (2) en au moins deux parties (8, 8') et qui pénètre dans cette dernière à une profondeur laissant subsister une épaisseur de matière (R) qui forme un lien de ses parties (8, 8') qui est flexible mais rigide dans la direction du mouvement (flèche 12) de 11 arbre (11) de manière que les parties de la surface (9, 9') présentées par les parties de la semelle (8, 8') puissent s'appliquer chacune indépendamment contre la surface de freinage (6). 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de matière subsistante (R) -mesurée alors que la semelle de sabot (2) n'a pas encore subi d'usure- est égale ou inférieure à la moitié de l'épaisseur totale de cette semelle (2). 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements (7) qui sont perpendiculaires à la direction de déplacement (flèche 12) de l'arbre (11) sont des rainures dont les surfaces latérales sont au moins approximativement perpendiculaires à la surface de contact (5).