Brevet FR2480689A1 — publié le 19811023

La présente invention, concernant le freinage des véhicules, est plus spécifiquement relative à un mécanisme d'actionnement ou "lactuateur" pour un frein de véhicule. En particulier, la présente invention est re- lative à un actuateur qui pourrait être utilisé avec - des freins à disque ou avec des freins à tambour qu'on monte, en particulier, dans des véhicules commerciaux. Quand on construit, par exemple, des freins à disque pour véhicules commerciaux, il existe une limi- tation à la force d'application et à la course de l'ac- tuateur. Lorsqu'on utilise des actuateurs hydrauliques, des forces de serrage élevées et de faibles courses, par exemple pour des freins à disque, peuvent être fa- cilement obtenues. Néanmoins, dans les actuateurs méca- niques, le mécanisme de l'actuateur peut comprendre des rampes hélicoïdales et des galets, des filets présentant un grand angle de pente ou inclinaison ou des rampes à deux étages ou à angle double et des galets. A son tour l'actuateur peut être actionné par un levier relié par exemple à des cylindres ou vérins à air comprimé, à des cables, à des liaisons et à des leviers de frein à main. Généralement, ces agencements nécessitent de faibles forces d'application, mais avec le désavantage de travailler sur de longues courses. Le but de la présente invention consiste à fournir un actuateur mécanique ayant une course de tra- vail relativement courte et n'exigeant qu'une force d'ac- tionnement relativement faible. Conformément à la présente invention, on pré- voit un actuateur pour frein de véhicule qui comprend un arbre d'actuateur pouvant tourner autour de son axe et un organe d'actionnement qui, en service, peut être déplacé pour actionner un frein, l'arbre d'actuateur et l'organe d'actionnement étant reliés entre eux par un ensemble de liaison qui inclut deux filets rapides, le premier filet présentant un plus grand angle d'inclinai- son que le deuxième filet et étant disposé de façon à déplacer, lors de l'utilisation, l'organe d'actionnement pour absorber tout jeu pour amener les surfaces de fric- tion d'un frein à entrer en contact mutuel, et ledit deuxième filet étant disposé de façon à déplacer ultérieu- rement, lors de l'utilisation, l'organe d'actionnement pour appliquer le frein. En fonctionnement, un actuateur construit selon la présente invention fournit une combinaison à applica- tion rapide sous la forme dudit premier filet rapide, ce qui fait que le jeu compris entre par exemple les gar- nitures de friction et un disque sera absorbé en n'utili- sant qu'une faible force, le deuxième filet rapide fournis- sant la force de serrage élevée requise à l'interface garniture de friction/disque, en n'utilisant qu'une faible force d'actionnement. Dans un mode de réalisation préféré de la pré- sente invention, la rotation de l'arbre d'actuateur pour actionner le frein produit à la fois la rotation avec l'arbre d'un ressort bobiné enroulé autour de l'arbre et d'un disque denté monté de façon fixe sur l'arbre. Une extrémité du ressort est clavetée dans l'arbre et l'autre extrémité du ressort se trouve en butée contre une broche faisant saillie à partir d'un organe annulai- re, cet organe annulaire étant monté coaxialement à l'ar- bre d'actuateur et ladite broche étant dirigée parallè- lement à l'axe de l'arbre d'actuateur. le disque denté et relié de façon semblable par une butée à broche à l'organe annulaire, la périphérie extérieure dudit or- gane annulaire s'engageant avec vissage avec un autre or- gane annulaire extérieur fixé sur un boltier de l'actua- teur. Une liaison d'entratnement-est ainsi établie entre l'arbre d'actuateur et le susdit organe annulaire cité en premier, par le ressort bobiné. On comprendra cepen- dant que des forces de friction existent dans la liaison filetée entre le susdit organe annulaire et l'autre or- gane annulaire extérieur, c'est-à-dire dans ledit premier filet rapide. Ainsi, le ressort doit être tendu pour surmonter ces forces de friction, avant que la liaison d'entraînement puisse devenir agissante. Pour que la rotation de l'arbre d'actuateur produise pratiquement aussitôt le mouvement de l'organe annulaire, le ressort bobiné est pré-tendu, au cours de l'assemblage de l'ac- tuateur, presque assez pour surmonter lesdites forces de friction. Ainsi, la rotation de l'arbre d'actuateur amène le déplacement dans le sens axial de l'arbre pour ledit organe annulaire par rapport audit organe annulaire ex- térieur grâce audit premier filet rapide. Dans le mode de réalisation préféré de la pré- sente invention, le ressort bobiné est maintenu à l'état précontraint par deux broches faisant saillie à partir de l'organe annulaire parallèlement à l'arbre d'actua- teur, une broche s'engageant dans une dent du disque denté et l'autre broche, dans l'extrémité libre du res- sort bobiné. Néanmoins, dans un autre mode de réalisation possible, une seule broche remplit les deux fonctions et est engagée entre une dent du disque denté et l'ex- trémité libre de la broche, Ledit organe annulaire est calé ou claveté sur ledit organe d'actionnement, de sorte que la rotation de l'arbre d'actuateur peut provoquer la rotation et le mouvement axial dudit organe d'actionnement, l'organe d'actionnement agissant, soit sur les patins de frein, soit sur les garnitures de friction, par l'intermédiaire d'un mécanisme de réglage tel que celui décrit dans le brevet britannique de la Demanderesse nO 1 403 357. l'or- gane d'actionnement est relié par ledit deuxième filet rapide à un autre organe annulaire qui est monté de façon coulissante dans le sens axial sur l'arbre d'actuateur, mais qui est calé ou claveté sur l'arbre pour empêcher sa rotation par rapport à celui-ci. Lors du fonctionnement la rotation de l'arbre d'actuateur déplace dans le sens axial l'organe d'actionnement grâce au premier filet rapide qui a un angle d'inclinaison tel qu'il assure l'absorption rapide du jeu entre les garnitures de fric- tion et le disque, c'est-à-dire qu'il inclut tout le jeu du mécanisme de réglage. Avec tout l'intervalle axial absorbé, la réaction des garnitures de friction et du disque fait que l'organe annulaire dudit deuxième filet rapide pousse un organe d'embrayage non tournant contre l'organe annulaire présentant ledit premier filet rapide, de façon à bloquer ainsi ledit premier filet. le premier filet rapide est alors stationnaire, bien que l'arbre d'actuateur continue à tourner en enroulant le ressort et en faisant-tourner l'organe annulaire du deuxième filet rapide.- la continuation de la rotation du deuxième organe annulaire, qui est sollicité par des forces de réaction contre un disque support contigu audit organe d'embrayage, amène une rotation relative entre ledit deuxième organe annulaire et l'organe d'actionnement, ce qui entraîne le mouvement axial dudit organe d'actionne- ment, de façon à appliquer ainsi les freins. l'angle d'inclinaison du deuxième filet rapide est inférieur à celui du premier filet rapide et donc capable d'appliquer une plus grande force que celle du premier filet rapide. lors du relâchement de l'arbre d'actuateur, le ressort ramène les filets à leurs positions initiales, une rondelle Belleville assurant qu'il n'y a pas de contact d'entraînement sur les faces d'embrayage. Le mécanisme de réglage du brevet britannique de la Demanderesse nO 1 403 357 assure que l'actuateur présente pratiquement la même longueur de course pour le fonctionnement du frein à tout moment. les avantages de la présente invention sont que l'actuateur peut ne nécessiter qu'une force d'action- nement relativement faible, tout en comportant une course d'actionnement relativement courte. l'actuateur de la présente invention peut ainsi obvier aux conditions ac- tuelles existant dans les freins à ressort qu'on utilise actuellement sur les véhicules commerciaux. On décrira maintenant plus en détail la présente invention, à titre d'exemple non limitatif, avec réfé- rence aux dessins ci-annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un mécanisme d'actuateur selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, prêt à 9tre utilisé; - la figure 2, une coupe transversale prati- quée le long de la ligne I-I de la figure 1, le contour du disque denté étant superposé; - la figure 3, une coupe longitudinale d'une partie de mécanisme d'actuateur selon une forme modifiée de la réalisation de la figure 1; - la figure 4, une coupe transversale prati- quée suivant la ligne III-III de la figure 3, le contour de la roue dentée étant superposé; et - la figure 5, une coupe longitudinale d'un mécanisme d'actuateur selon la présente invention, dans une installation comportant un frein à tambour. L'actuateur de la présente invention représenté sur les figures 1 et 2 convient pour être utilisé avec un frein à disque. Fondamentalement, l'actuateur comprend un arbre d'actuateur 1 et un organe d'actionnement 3, reliés entre eux par un ensemble de liaison incluant un premier filet rapide, désigné de façon générale par 5 et un deuxième filet rapide, désigné de façon générale par 7. Le premier filet 5 a un angle d'inclinaison plus grand que le deuxième filet 7, pour les raisons qui se- ront exposées par la suite. L'arbre d'actuateur 1 est monté avec possibili- té de rotation dans le bottier d'actuateur 9 et un disque denté 11 et un ressort bobiné 13 sont placés sur l'arbre 1. Le disque denté Il est monté de façon fixe sur l'ar- bre 1, coaxialement avec lui, et une extrémité 15 du ressort 13 est calée ou clavetée dans une rainure 17, s'étendant dans le sens axial le long de l'arbre 1. Le premier filet rapide 5 est pourvu à sa surface intérieure d'un organe extérieur annulaire 19 qui est fixé dans le boitier 9 coaxialement à l'arbre 1, l'organe extérieur 19 s'engageant avec vissage dans un autre organe annu- laire 21 qui est pourvu d'une broche 23 dirigée parallè- lement à l'arbre 1 et pouvant s'appliquer contre une dent 25 du disque 11. Une autre broche 27 fait également saillie à partir de l'organe annulaire 21 parallèlement à l'arbre 1, et ainsi en outre la broche 27 est appli- quée contre l'extrémité libre 28 du ressort bobiné 13. Le ressort 13 fournit donc une liaison d'entralnement entre l'arbre dractuateur 1 et l'organe annulaire 21. Afin de surmonter les forces de friction dans le premier filet rapide 5, de façon que le mouvement de rotation de l'arbre d'actuateur 1 entraîne pratiquement la rotation immédiate de l'organe annulaire 21, le ressort 13 est pré-tendu, au cours de l'assemblage de l'actuateur, pres- que assez pour surmonter les forces de friction dans le premier filet rapide 5. Les broches 23 et 27 maintiennent le ressort bobiné 13 dans cet état pré-tendu. l'organe annulaire extérieur 21 est relié à l'organe d'actionnement 3 qui a la forme d'un manchon disposé coaxialement à l'arbre 1 la liaison s'effectuant par une broche 29 qui est fixée dans l'organe annulaire 21 et dirigée parallèlement à l'arbre 1, la broche 29 s'engageant, de façon coulissante dans le sens axial, dans un perçage 31 que présente l'organe 3 de manière à empocher une rotation relative, mais à permettre un mou- vement axial relatif entre l'organe d'actionnement 3 et l'organe annulaire 21. A l'intérieur de l'organe 3 en forme de manchon, un autre organe annulaire 33 est monté sur l'arbre 1 coaxialement à celui-ci, une clavette 35 étant engagée dans la rainure 17 et fixée à l'autre or- gane annulaire 33 pour permettre le déplacement axial dudit autre organe annulaire 33 par rapport à l'arbre 1, tout en empochant sa rotation relativement à celui-ci. le deuxième filet rapide 7 est pratiqué dans la surface extérieure dudit autre organe annulaire 33 et dans la paroi intérieure de l'organe d'actionnement 3. Sur l'ex- trémité 37 de l'arbre 1, une coiffe élastique 39 est retenue par une rondelle élastique fendue ou circlip 41, une extrémité d'un ressort 43 s'appliquant contre la coiffe élastique 39 et l'autre extrémité du ressort 43, contre un épaulement 45 de la paroi intérieure de l'organe 3. Ainsi le ressort 43 sollicite l'organe d'ac- tionnement 3 et le deuxième filet rapide 7 dans la posi- tion de la figure 1 correspondant à une utilisation immé- diate. Un autre organe annulaire 33 est en contact avec le palier de butée annulaire 47 qui est logé dans un évi- dement d'un organe d'embrayage annulaire 49, l'organe d'embrayage 49 étant fixé à l'encontre d'une rotation et comportant une surface d'accouplement 51 qui, lors du fonctionnement, entre en contact avec la surface d'accou- plement 53 prévue sur l'organe annulaire 21. Les surfaces d'accouplement 51 et 53 sont normalement maintenues en contact sans entraînement par la rondelle Belleville 55. Sur l'organe d'actionnement 3 on a également prévu un mécanisme de réglage désigné de façon générale par le repère 57e qui n'est pas essentiel dans l'invention et qui est par conséquent seulement décrit et mentionné par la suite de façon brève. Ce mécanisme de réglage 57 est tel que décrit dans le brevet britannique de la De- manderesse nO 1 403 357; il comprend essentiellement une surface d'accouplement 59, aménagée sur l'organe dtactua- teur 3, qui peut entrer en contact avec une surface d'ac- couplement 61 d'un organe 63, qui est monté avec vissage sur un arbre 65, lequel est fixé en service sur un piston d'actuateur (non représenté), qui s'applique contre un ensemble de garnitures de friction (non représenté) d'un frein à disque. A partir de a position de repos de la figure 1, la rotation de l'arbre d'actuateur 1 amène le ressort 13 à tourner, ce qui entraîne la rotation de l'organe annulaire 21, ce dernier organe se déplaçant, par l'effet du premier filet rapide 5, vers la gauche sur la figure 1. Ainsi l'organe d'actionnement 3 se déplace vers la gauche sur la figure 1, en absorbant le jeu entre les faces d'accouplement 59 et 61 (voir figure 3) et en amenant l'arbre 65 à se déplacer dans le sens axial, ce qui pro- voque l'application du piston d'actuateur (non représen- té) contre l'ensemble de garnitures de friction (non re- présenté) avecle disque. Le filet rapide 5 a un angle d'inclinaison convenable pour assurer l'absorption rapide des jeux. Néanmoins, ce filet ne peut prendre en charge l'application de l'effort requis pour le freinage. La continuation de la rotation de l'arbre i amène la dent du disque 11 à se détacher de la broche 23 et le res- sort 11 à s'enrouler, en permettant à l'organe annulaire 33, de tourner par rapport à l'organe 3 et à pousser l'une cointre l'autre les faces d'accouplement 51 et 53 par l'intermédiaire du palier de butée 47, tout en blo- quant l'organe annulaire 21 en position relative par rap- port à l'organe annulaire extérieur 19. Lie deuxième filet rapide 7 a un angle d'inclinaison qui permet d'appliquer l'effort de freinage et la continuation de la rotation de l'arbre 1 amène l'organe d'actionnement 3 à se dépla- cer vers la gauche sur la figure 1 (voir aussi la figure ) le long de la broche 29 pour appliquer ainsi le frein. lors du relâchement de la force d'actionnement sur l'arbre 1, le ressort 43 déplace l'organe d'actionne- ment 3 sur lé deuxième filet rapide 7 pour relâcher le frein, le mécanisme de réglage 57 assurant qu'un action- nement ultérieur n'a besoin que de la même longueur de course. Egalement, la rondelle Belleville 55 sépare les faces d'accouplement 51 et 53 et permet au ressort 13 de se dérouler vers sa position initiale pré-tendue, en ramenant le premier filet rapide 5 à sa positinn initiale. Ainsi, avec ce mode de réalisation, le premier filet rapide 5 absorbe rapidement le jeu et le deuxième filet rapide 7 applique la force de freinage nécessaire. Le mode de réalisation de la présente invention représenté sur les figures 3 et 4 est fondamentalement le m9me que celui des figures 1 et 2 et on a utilisé les mêmes repères pour désigner des parties homologues. La seule différence réside dans la liaison entre le ressort 13, l'organe annulaire 21 et le disque denté 11. Ainsi qu'on a compris par la description ci-dessus du mode de réalisation des figures 1 et 2, il est nécessaire que le ressort 13 soit initialement pré-tendu et, sur les figures 1 et 2, le ressort 13 est maintenu dans cet état par des broches 23 et 27. Mais dans le mode de réa- lisation des figures 3 et 4, une broche 30 fait saillie à partir de l'organe annulaire 21 parallèlement à l'ar- bre 1 et complète la fonction des deux broches 23 et 27 dans le mode de réalisation des figures 1 et 2. La broche 30 est engagée entre la dent 25 du disque 11 et l'extrémité libre 28 duiessort bobiné 13. Tandis que le mode de réalisation des figures 1 et 2 et celui des figures 3 et 4 sont conçus pour un frein à disque, la présente invention peut également s'appliquer à l'actionnement mécanique d'un frein à tam- bour et à patin et une telle application est représentée sur la figure 5. Les parties de la figure 5 équivalentes à celles des figures 1 à 4 sont désignées par les mêmes * repères. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'organe d'actionnement 3 agit sur un baladeur 67, le mécanisme de réglage 57 étant omis. Le baladeur 67 pré- sente une extrémité effilée 69 qui s'engage entre des surfaces coniques 71 et 73 de butées respectives des pa- tins de freins 75 et 77. Le reste de l'actuateur est construit et fonctionne dans son principe comme celui 3D décrit sur les figures 1 à 4. Ainsi la rotation de l'ar- bre d'actuateur 1 amène le baladeur 67 à déplacer les butées 75 et 77 pour forcer les patins de frein (non re- présenté) à s'appliquer contre le tambour (non représenté). Lors du relâchement de l'arbre 1, le ressort 79, qui remplace le ressort 43 des figures 1 à 5, amène le dépla- cement de l'organe d'actionnement 3 pour relâcher les patins du frein. Ainsi, on comprend que la présente invention fournit un actuateur mécanique pour frein à disque ou à tambour qui présente une course d'actionnement courte avantageuse ainsi qu'une faible force d'actionnement requise. 1 1 REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'actuateur pour frein de véhicule, comprenant un arbre d'actuateur (1) pouvant tourner autour de son axe et un organe d'actionnement (3) qui, en service, peut être déplacé pour actionner un frein, l'arbre d'actuateur (1) et l'organe d'action- nement (3) étant reliés entre eux par un ensemble de liaison qui inclut un premier filet rapide (5) et un deuxième filet rapide (7), ledit premier filet (5) pré- sentant un angle d'inclinaison plus grand que ledit deu- xième filet (7) et étant disposé de façon à déplacer, lors de l'utilisation, l'organe d'actionnement (3) pour absorber tout jeu pour amener les surfaces de friction d'un frein à entrer en contact mutuel, et ledit deuxième filet (7) étant disposé de façon à déplacer ultérieure- ment, lors de l'utilisation, l'organe d'actionnement (3) pour appliquer le frein. 2. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un ressort (13) est enroulé autour de l'arbre d'actuateur (1), une extrémité (15) du ressort (13) étant clavetée dans l'arbre (1) et l'autre extrémité (28) du ressort (13) portant contre une saillie (27) d'un organe annulaire (21), ce dernier (21) étant monté coaxialement à l'arbre d'actuateur (1), un disque denté (11) monté coaxialement et sans pouvoir tourner sur ledit arbre d'actuateur (1) étant relié par une butée à broche (23, 27) à l'organe annulaire (21), la périphérie extérieure dudit organe annulaire (21) s'engageant avec un organe annulaire extérieur fixe (19) par ledit premier filet rapide (5). 3. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le ressort (13) est pré- tendu, de sorte que la rotation de l'arbre d'actuateur (1) amène ledit organe annulaire (21) à tourner pratique- ment immédiatement. 4. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite autre extrémité (28) du ressort (13) porte contre une autre butée à bro- che (27) faisant saillie à partir dudit organe annulaire (21). 5. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite autre extrémité (28) du ressort (13) porte contre la même butée à broche (23) que ledit disque denté (11). 6. Mécanisme d'actuateur selon l'une quelcon- que des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un deuxième organe annulaire (33) présentant ledit deuxième filet rapide (7) est placé coaxialement audit arbre d'ac- tuateur (1) et disposé de façon à pousser un organe d'em- brayage non tournant (49) contre l'organe annulaire (23) présentant ledit premier filet rapide (5), de façon à blo- quer ainsi ledit premier filet rapide lorsque lors de l'utilisation le premier filet rapide (5) a déplacé les surfaces de friction du frein pour les faire s'appliquer l'une contre l'autre, la continuation de la rotation de l'arbre d'actuateur (1) enroulant le ressort (13) et faisant tourner ledit autre organe annulaire (33) présen- tant ledit deuxième filet rapide (7). 7. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce qu'un disque d'appui (47) est placé entre ledit organe d'embrayage (49) et ledit deu- xième organe annulaire (33) présentant ledit deuxième filet rapide (7). 8. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit organe d'embrayage (49) et ledit organe annulaire (21) sont sollicités à s'écarter par d'autres moyens à ressort (55). 9. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit deuxième organe annulaire (33) est claveté sur l'arbre d'actuateur (1), mais est coulissable dans le sens axial par rapport à lui, la périphérie du deuxième organe annulaire (33) étant engagée avec vissage dans ledit organe d'actuateur (3) par ledit deuxième filet rapide (7) et ledit organe d'actionnement (3) pouvant se déplacer seulement dans le sens axial. 10. Mécanisme d'actuateur selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que ledit organe d'actionnement (3) est sollicitépar ressort à l'encontre d'un tel mouve- ment axial. 11. Mécanisme d'actuateur selon l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (3) est relié à un mécanisme de réglage classique (57) par l'intermédiaire duquel l'organe d'actionnement (3) peut agir lors de l'utilisa- tion, soit sur des garnitures de friction, soit sur des patins de freins.