Brevet FR2491413A1 — publié le 19820409

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux freins et concerne plus particulièrement un dispositif de commande qui serre automati- quement un frein quand la pression du fluide hydraulique utilisé dans le circuit de commande baisse. Certains équipements lourds, tels que les machines de terrassement, utilisent depuis longtemps des dispositifs à fluide sous pression pour aider les opérateurs à actionner les dispositifs de freinage. C'est ainsi que le bervet américain n' 3 895 703 du 22 juillet 1975 au nom de la présente Demanderesse décrit un tel système d'assistance à fluide. Il est également courant de prévoir un actionnement automatique des freins lorsque la pression hydraulique descend au-dessous d'une limite prédéterminée. Des ressorts de rappel sont généralement utilisés pour desserrer le frein quand la force exercée par l'opérateur est inter- rompue. D'autres ressorts de rappel sont utilisés pour déplacer les pédales de frein sur lesquelles les opérateurs agissent, afin de les ramener à leur position inactive pendant que les freins ne sont pas serrés. On connaît également des mécanismes destinés à désactiver les dispositifs de freinage automatiques aux fins de remorquage ou pour d'autres opérations d'entretien sur le véhicule d'utilisation. Les brevets américains n' 2 809 723; 3 796 138; 3 926 094 et 4 093 038 respectivement délivrés le 15 octobre 1957; le 12 mars 1974; le 16 décembre 1975 et le 6 juin 1978, décrivent des freins automatiques des res- sorts de rappel pour un desserrage normal des freins et des mécanismes pour désactiver les freins quand ils ont été serrés automatiquement. Un freinage limité pendant le remorquage était généralement assuré par l'opérateur qui exerçait une certaine force sur la pédale de frein, de manière normale, mais sans l'assistance hydraulique mentionnée plus haut. Le serrage des freins par l'opérateur, sans l'assistance d'un fluide hydraulique exige de la part de celui-ci qu'il exerce un effort considérable sur la pédale de frein. De plus, étant donné que le frein et la pédale de frein sont rappelés à leur position inactive par des ressorts, la force defreinage que l'opérateur doit fournir est encore augmentée puisque la force de tous ces ressorts de rappel doit être surmontée et vient s'ajouter à la force nécessaire pour le freinage effectif. On voit donc que le serrage des freins sur un véhicule d'utilisation équipé d'un tel dispositif de freinage antérieur exige, quand le véhicule est remorqué, un effort excessif de l'opéra- teur. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, tout en conser- vant les avantages du freinage automatique dans le cas d'une perte de la pression hydraulique d'assitance. D'une manière générale, la présente invention apporte un dispositif de commande de frein qui permet un serrage normal des freins quand la pression d'un circuit d'assistance est au moins égale à un minimum déterminé et qui as- sure un serrage automatique des freins quand la pression de ce circuit descend au-dessous de ce minimum. Des moyens sont également prévus pour rétablir la possibilité d'un freinage normal, nonassisté, après que le frein a été serré automatiquement, de sorte que les forces qui s'opposent au freinage normal, non assisté, sont seulement la force de serrage du frein et la force de rappel de la pédale de frein. Dans l'un de ses aspects, la présente invention comprend une enveloppe, un piston mobile dans cette enveloppe entre une première et une seconde posi- tions, un ressort qui sollicite le piston vers sa seconde position, un plongeur de freinage qui s'étend dans le piston et qui peut sè déplacer entre une première et une seconde positions, et une tringlerie qui relie le plongeur et le piston afin de déplacer ce dernier à sa seconde position. La force hydraulique agissant dans une cavité définie par le plongeur, le piston et l'enveloppe,tient le piston dans sa première position, c'est-àdire dans sa position de non freinage, à l'encontre de la force du ressort. Dans les conditions de fonctionnement normales, quand la pression hydraulique dans la cavité est supérieure au minimum préétabli, le piston est tenu dans sa première position, tandis que le plongeur reste libre de se déplacer en réponse aux actions normales de freinage. Par contre, quand la pression hydraulique descend au-dessous de ce minimum, le ressort déplace le piston à sa seconde position et, ce faisant, provoque le déplacement du plongeur, qui est articulé au piston, à sa seconde position et ainsi, provoque le serrage du frein. Un moyen, indé- pendant du fluide sous pression, est également prévu pour déplacer le piston à sa première position et est conçu pour conserver au plongeur sa liberté de mouvement, afin de permettre à l'opérateur de serrer le frein sans qu'il ait à surmonter la force de rappel du frein qui, pendant les opérations normales de freinage, est développée dans la présente invention par le fluide sous pres- sion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale d'une tringlerie de frein dans la- quelle le dispositif de commande de frein de l'invention est incorporé, la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle du dispositif de commande de frein de la figure 1, celui-ci étant représenté dans sa position normale de non freinage; - la figure 3 représente le dispositif de commande de la figure 2 dans la position normale de freinage; - la figure 4 représente le dispositif de commande de freinage de la 2 4 9 1 4 1 3 figure 2 dans le cas d'un serrage automatique du frein; et - la figure 5 représente le dispositif de commande de frein de la figure 2 dans une position normale de non freinage après que l'organe de freinage auto- matique a été reculé. En se référant maintenant au dessin, on voit une tringlerie 10 permettant d'actionner un frein et qui comprend une pédale de commande Il articulée à une tige de frein 12 qui, de son côté, est articulée à une tige d'actionne- ment 14. Un arbre 16 est articulé à la fois à la tige d'actionnement 14 et au bras d'actionnement 18 d'un moteur d'appoint. Un ressort de rappel 19 accroché au bras d'actionnement 18 fournit la force de rappel nécessaire à la tringlerie pour ramener la pédale de frein 11 à sa position inactivequand aucun opérateur n'exerce une force sur elle. Un mécanisme hydraulique d'assistance 20 peut venir en contact avec et peut être actionné par le bras 18. Le ressort de rappel 19 est logé à l'intérieur du mécanisme d'assistance 20, lequel amplifie la force exercée par l'opérateur qui lui a été transmise par le bras d'actionnement 18 grâce à l'utilisation d'un fluide sous pression, par exemple, d'un liquide hydrau- lique qui lui est fourni à travers un orifice 20a par un système de pressurisa- tion. La structure du mécanisme d'assistance 20 est décrite plus en détail dans le brevet américain no 3 895 703 du 22 juillet 1975 au nom de la présente Demanderesse. Le mécanisme d'assistance 20, quand il a été actionné par le bras 18, fait pivoter un levier de frein 22 autour de son extrémité 22a dans la direc- tion indiquée par la flèche A. L'extrémité 22a est articulée, par un pivot 24, à un organe de montage 26 qui peut être le châssis d'un véhicule. Les leviers de freins 22 comportent également une extrémité mobile 22 b qui quand elle pivote dans la direction de la flèche A, déclenche un mécanisme de frein (non représenté) qui, dans le cas de tracteurs à chenilles, est.de préférence du type à ruban et à tambour. Le levier de frein 22 est en outre, articulé à une biellette de liaison 28 par un axe 29. La biellette de liaison 28 est articulée par une goupille 31 au dispositif de commande de frein 30 de la présente inven- tion qui est représenté plus en détail sur les figures 2, 3, 4 et 5. La biellette de liaison 28 est reliée à un plongeur 32 qui s'étend dans une ouverture 33 ménagée dans un piston d'actionnement 34 et qui peut glisser axialement dans ce dernier. Des moyens de précontraintes, sous la forme de res- sorts Belleville 36, sont logés dans une structure de support annulaire 38, afin de solliciter le piston 34, de sa première position inactive représentée sur la figure 2 à sa seconde position active représentée sur la figure 4. Le piston 34 coulisse axialement dans l'enveloppe 40. Le plongeur de freinage 32 comporte une tige 32a qui a des parties radialement agrandies 32b et radiale- ment réduites 32c qui, ensemble, assurent le fonctionnement concentrique de la 249 1413 partie de tige 32a dans l'ouverture 33 et qui favorisent un déplacement relatif doux entre le plongeur 32 et le piston annulaire 34. Le plongeur de freinage 32 comporte également une extrémité agrandie 32d qui est reliée à la tige 32a et dont la dimension radiale est plus grande que le diamètre de l'ouverture 33 du piston, afin d'empêcher sa rétraction et pour assurer qu'elle vient bien buter contre le piston 34. Le plongeur de freinage 32, l'enveloppe 40 et le piston 34 définissent ensemble une chambre de pression à volume variable 42 dont le volume est influen- cé par les.mouvements axiaux du piston 34. Un fluide peut être introduit et évacué de la chambre de pression 42 par un raccord 44 qui est en liaison hydrau- lique avec le mécanisme d'assistance 20 et une source extérieure (non représentée) de fluide sous pression. Un organe de contact 48 ayant une extrémité axiale 48a et une indentation 48b est logé dans la chambre de pression 42 et peut venir axialement en contact avec le piston 34. Un couvercle 50 peut être monté sur l'enveloppe 40 et un joint 52 ou une autre étanchéité est interposé entre eux pour éviter les fuites de fluide sous pression de la chambre 42. Quand le couvercle a été enlevé, en retirant les différentes vis de montage 54, un boulon ou un autre élément fileté peut être introduit axialement dans une ouverture taraudée 56 de l'enveloppe 40. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant dans des conditions de fonctionnement normales, en l'absence de freinage, un fluide sous pression, tel qu'un liquide hydraulique,-remplit la chambre de pres- sion 42 et exerce une pression de l'ordre de 25 kg/cm, par exemple, ou tout autre valeur suffisamment élevée pour plaquer le piston 34 contre la structure de support 38, à l'encontre de la force des ressorts 36. Le mécanisme d'assistance , quand il est actionné par le bras 18, fait pivoter le levier de frein 22 dans la direction de la flèche A autour du pivot 24 et ainsi, imprime au plongeur 32 un mouvement de translation vers la droite qui a pour conséquence d'expulser une certaine quantité de liquide hydraulique par l'orifice 44, jusqu'à ce qu'une force de freinage suffisante a été obtenue. Quand la force appliquée sur le bras d'actionnement 18 par l'opérateur cesse de s'exercer, le ressort de rappel 19 ramène la tringlerie de frein 10 à sa position inactive, tandis que la force de freinage du mécanisme d'appoint 20 cesse sur le levier de frein 22, permettant ainsi à la pression du fluide s'exerçant dans la chambre 42 de ramener le piston 32 vers la gauche, c'est-à-dire, à sa position inactive dans laquelle le frein est desserré. La figure 3 représente le dispositif de freinage 30 selon l'inven- tion lorsque le frein a été serré de façon normale par l'opérateur. Ainsi, le mécanisme de freinage est ramené à sa position normale par la pression du fluide remplissant la chambre 42, pression qui reste constante au niveau précédemment 2 4 9 1 4 1 3 indiqué de 25 kg/cm2 Le raccord 44 par lequel le fluide sous pression entre et sort communi- que également avec le mécanisme d'assistance 20, afin de fournir la force d'as- sistance voulue. C'est ainsi que quand la pression du fluide descend audessous d'une limite prédéterminée (par exemple, Il kg/cm, le piston 34 est progressive- ment repoussé vers la droite par les ressorts 36 à mesure que la pression décroît dans la chambre 42. Le déplacement du pistoon 34 de sa première position (représentée sur les figures 2 et 3) à sa seconde position, comme représenté sur la figure 4, a pour effet que le piston 32 est également déplacé vers la droite à sa seconde position qui correspond à la seconde position du piston 34. L'extré- mité agrandie 32d du plongeur 32 relie ce dernier au piston 34 quand ce piston 34 est sollicité à sa position de freinage, c'est-à-dire, à sa seconde position. Il est bien évident que le déplacement du plongeur 32 à sa seconde position provoque le serrage des freins et par conséquent, l'arrêt du véhicule ou autre. La situation qui résulte du déplacement du piston 34 par les ressorts 36 est représentée sur la figure 4. Une baisse de pression dans la chambre 42 indique généralement une panne d'un composant du circuit hydraulique,une fuite de fluide, ou une panne d'alimen- tation électrique de la pompe qui développe la pression du fluide. Quand les freins ont été actionnés par le piston 34, le véhicule ou autre s'arrête et est maintenu dans cette position. Pour effectuer la réparation, il est souvent néces- saire de déplacer le véhicule ou autre comportant l'installation hydraulique, vers un atelier possédant les équipements nécessaires, ou bien de la déplacer simplement pour qu'il n'empêche pas d'autres machines de travailler. Pour cela, il est nécessaire de rétracter le piston d'actionnement 34 à sa première position, c'est-à-dire, à sa position inactive. Cette opération peut être exécutée en intro- duisant un élément fileté tel que la vis 54 dans l'ouverture taraudée 56 de façon à l'amener en contact avec l'extrémité axiale 48a de l'organe de contact 48. On continue à faire avancer la vis 54 jusqu'à ce qu'elle rencontre l'organe de con- tact 48 et qu'elle ramène le piston 34 à sa première position dans laquelle il bute contre la structure de support 38. Après que le piston 34 a été ainsi reculé, le véhicule ou autre peut être déplacé et son frein peut être utilisé par l'opé- rateur en appuyant sur la pédale 11, laquelle provoque un mouvement de la trin- glerie de freinage décrite plus haut et par conséquent, le serrage du frein. La figure 5 illustre la situation du dispositif de freinage 30 après que la piston 34 a été rétracté. Comme on le voit, le plongeur 32 peut être déplacé vers La droite à sa posiLion de freinage lorsque l'opérateur actionne la pédale de frein et les autres composants de la tringlerie de frein 10 reliés à celle-ci. L'indentation 48b est radialement plus grande que l'extrémité 32d du plongeur, 2 4 9 1 4 1 3 afin de faciliter le mouvement entre eux. L'indentation 48b est aussi axialement plus grande que la distance entre la première et la seconde positions du plon- geur, afin de permettre à cette indentation 48b de s'adapter au déplacement du plongeur 32 à sa seconde position, c'est-à-dire, à sa position de freinage, quand l'organe de contact 48 tient le piston 34 dans sa première position. Dans ces conditions, le véhicule ou autre peut être déplacé, après l'actionnement automatique du piston 34, sans que l'opérateur soit obligé de surmonter la force des ressorts qui est normalement utilisée pour ramener le frein à sa position inactive, c'est-à-dire, desserrée. Il ressort clairement de ce qui précède que l'invention apporte un dis- positif de commande de frein 30 perfectionné qui permet un freinage convenable dans des conditions de fonctionnement normales et qui, en cas de danger, assure un freinage de sécurité après qu'une baisse excessive de la pression hydrauli- que a été détectée. De plus, étant donné que le frein est normalement desserré par la pression hydraulique qui s'exerce sur la tête 32d, un freinage non assisté exige simplement la force nécessaire pour serrer le frein, en surpassant simplement la force du ressort de rappel 19 de la tringlerie de freinage, mais sans qu'il soit nécessaire de surmonter aussi une force de précontrainte, comme c'est le cas dans les systèmes de freinage utilisant des ressorts de rappel pour desserrer les freins. Dans ces conditions, après que le piston d'actionnement 34 a été rétrac- té, le véhicule ou autre peut être déplacé avec l'assurance que la capacité de freinage existe, l'opérateur devant, toutefois, exercer une moins grande force de freinage que dans les modes de réalisation antérieurs. 24 9 14 1 3 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de frein (30) permettant un serrage normal d'un frein et assurant un freinage auxiliaire automatique, caractérisé en ce qu'il comprend: une enveloppe (40) un piston d'actionnement (34) pouvant se déplacer dans l'enveloppe (40) entre une première et une seconde positions qui correspondent respectivement au non actionnement et à l'actionnement du freinage auxiliaire; un plongeur de freinage (32) disposé dans une ouverture (33) traversant le piston (34), le plongeur (32) pouvant se déplacer entre une première position dans laquelle le frein est desserré et une seconde position dans laquelle il est serré, le plongeur (32) comportant une extrémité axiale (32d) qui, avec le pis- ton (34) et l'enveloppe (40), délimite une chambre de pression (42); des moyens (44) pour introduire un fluide sous pression dans la chambre (42), le fluide exerçant une force de desserrage sur le plongeur (23" et le piston d'actionnement (34) pour les solliciter vers leurs premières positions, cette force de desserrage étant normalement plus grande qu'une force prédéterminée des moyens (36) indépendants de la pression du fluide pour solliciter le piston d'actionnement (34) à sa seconde position avec la force prédéterminée; et des moyens (32d) pour relier le plongeur (32) au piston d'actionnement (34) afin de le déplacer à sa seconde position. 2. Dispositif de commande de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (32d) comprennent une tête à l'extrémité axiale du plongeur (32), tête pouvant venir buter contre le piston (34). 3. Dispositif de commande de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (48; 54) pouvant venir en contact avec le piston (34) afin de le repousser à sa première position aux fins de desserrage du frein. 4. Dispositif de commande de frein selon la revendication 3, caractérisé en-ce que les moyens de déplacement (48, 54) comprennent: un organe de contact (48) disposé dans la chambre de pression (42) de manière à glisser contre l'enveloppe (40); et des moyens (54) pour déplacer l'organe de contact (48) vers le piston d'actionnement (34). 5. Dispositif de commande de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de déplacement de l'organe de contact (48) comprennent une vis (54) pouvant venir buter axialement contre l'organe de contact (48) et pou- vant se visser dans l'enveloppe (40). 6. Dispositif de commande de frein selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'organe de contact (48) comporte une indentation (48b) axiale- ment adjacente au plongeur (32) afin de permettre audit plongeur (32) de se déplacer à sa seconde position quand l'organe de contact (48) est en contact avec le piston d'actionnement (34). 7. Dispositif de commande de frein selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'indentation (48b) est radialement plus grande que l'extrémité axiale (32d) du plongeur (32). 8. Dispositif de commande de frein selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'indentation (48b) est axialement plus grande que la distance entre la première et la seconde positions du plongeur (32). 9. Dispositif de commande de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur (32) comprend: une tige pratiquement cylindrique (32a) s'étendant dans le piston d'actionnement (34) et ayant des parties axialement adjacentes radialement agrandies (32b) et radialement réduites (32c) pour favoriser un fonctionnement concentrique du plongeur (32) dans l'ouverture (33) du piston (34) quand le plongeur (32) se déplace par rapport au piston d'actionnement (34) pendant les opérations normales de freinage. 10. Dispositif de freinage auxiliaire (30) pour un système de freinage hydro-mécanique (10, 20, 22) qui est conçu pour serrer automatiquement les freins en cas de baisse de la pression hydraulique dans le système de freinage normal (10, 20, 22), caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens (48, 54) pour surpasser son action, afin de permettre le déplacement du véhicule et le fonctionnement mécanique du système de freinage normal (10, 20, 22) pendant le mouvement du véhicule.