Brevet FR2491416A1 — publié le 19820409

La présente invention concerne d'une manière générale, les vérins destinés à équiper une installation de freinage d'un véhicule, par exemple un véhicule remorqué, de tels vérins comportantessentiellement un piston ayant une extré- mité adaptée à être accouplée aux freins, et une partie terminale logée dans le vérin soumise aux effets d'un fluide sous pression, ou de moyens mécaniques. De tels vérins sont le plus souvent adaptés à remplir trois fonctions: une première fonction assurant un freinage mécanique pour le stationnement, une deuxième fonction agis- sant par ailleurs automatiquement en cas de rupture d'atte- lage; une troisième fonction assurant un freinage hydraulique dite "freinage de service" agissant par élévation de la pression dans le circuit de freinage, et une position neutre pour laquelle les freins sont desserrés et permettent le déplacement normal du véhicule, cette dernière position étant obtenue par le desserrage du frein mécanique grâce au maintien permanent d'une pression résiduelle dans le circuit de freinage. La présente invention a trait aux vérins de freinage du genre ci-dessus et a pour objet un vérin équipé d'un dispo- sitif apte à compenser automatiquement une garde de freinage franchissant un seuil prédéterminé survenant après un cer- tain temps de fonctionnement. On sait en effet que les garnitures des freins s'usent progressivement notamment en fonction des conditions d' utilisation, augmentant ainsi petit à petit la garde de freinage, en sorte qu'il est nécessaire de compenser cette garde de freinage après un certain temps d'utilisation pour la ramener à une valeur raisonnable, permettant un temps de réponse optimum. On a bien déjà proposé de compenser la garde de freinage en cause, par interventions manuelles en agissant sur des organes prévus à cet effet, mais cette façon de faire deman- de du temps et l'intervention d'un personnel spécialisé. On a déjà aussi proposé des dispositifs propres à compenser automatiquement la garde du freinage, mais, les moyens actuellement connus, engendrent diverses opérations complexes de mise en place se répercutant immanquablement sur le prix de revient. La présente invention a pour objet un vérin du genre ci- dessus équipé d'un dispositif apte à compenser automatiquement une garde excessive de freinage lorsque les garnitures de freins accusent une certaine usure. Un vérin suivant l'invention, destiné à être incorporé dans un circuit de freinage, du genre comportant un cylindre, un piston ayant une partie terminale externe au cylindre et une partie terminale interne à ce dernier, ce piston étant déplaçable axialertent entre des positions avancées pour lesquelles les freins sont.serrés et une position reculée pour laquelle les freins sont desserrés sous l'effet d'un fluide sous pression ou de moyens mécaniques prévus dans ledit cylindre, se caractérise en ce qu'un équipage associé coaxialement au piston plongeur comporte des moyens aptes à déclencher un déplacement vers l'avant dudit piston avec un retour contrôlé d'une position stable à une autre position stable, et ce, en réponse à un organe de détection actif au-delà d'une garde de freinage maximale prédéterminée. Suivant une torme préférée de l'invention, l'équipage précité est associé au piston avec la partie de ce dernier qui est à l'intérieur du cylindre, et il comprend en asso- ciation, une douille, ou verrou librement coulissant sur le piston, une cage à billes coiffant, au moins en partie la douille précitée, les billes de la cage à billes étant destinées à coopérer avec l'une quelconque d'une série de gorges -régulièrement espacées- ménagées sur la surface extérieure du piston, deux ressorts de rappel antagonistes 3Ode tarage différent, un premier de ces ressorts ayant un plus fort tarage coopérant avec la cage à billes, et le second avec la douille, un moyen de détection aménagé à une partie dite arrière de la douille formant verrou, cette dernière étant en outre adaptée, à une partie dite avant, à permettre le cas échéant un débattement radial desdites billes ou au contraire à les maintenir au contact d'une gorge. Les éléments précités présentent une réalisation simple et robuste, et ils n'ont pratiquement aucune influence sur l'encombrement du vérin du fait qu'il sont disposés à l'inté- rieur du cylindre, de plus les éléments en cause ainsi dis- posés ne sont pas soumis aux effets des agents atmosphéri- ques, ou autres chocs, générateurs d'une détérioration prématurée. Un vérin ainsi équipé peut effectuer les trois fonctions mentionnées plus avant, mais est en outre apte à compenser automatiquement une garde de freinage dépassant un seuil déterminé, par un déplacement axial relatif du piston par rapport à l'équipage précité, et ce, suite à une mise en butée du moyen de détection solidaire de la douille dans 1' exemple représenté. Un vérin selon l'invention permet en outre d'associer l'action mécanique d'un ressort de faible course à un vérin de course importante, en conservant toute son effica- cité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre en coupe axiale un vérin double conformément à l'invention, les divers éléments de ce vérin étant en position de desserrage des freins d'un véhicule, sous l'effet du maintien d'une pression résiduelle du fluide; la figure 2 est une vue analogue à la précédente suivant laquelle les éléments exercent un freinage par élévation de la pression du fluide sur les freins d'un véhicule; la figure 3 est une demi-coupe axiale du vérin, suivant laquelle les éléments sont représentés en position de freinage mécanique, par mise à l'atmosphère du circuit de freinage; les figures 4 à 8 montrent des phases successives de fonctionnement du vérin après détection d'une garde de freinage excessive résultant de l'usure des garnitures de freins; la figure 9 montre, en coupe axiale, un vérin dit simple, c'est-à-dire à une seule action de freinage, équipé d'un dispositif selon l'invention. Dans la forme d'exécution choisie et représentée aux figures, le vérin double selon l'invention -on entend ici par vérin double un vérin apte à exercer une action de freinage soit par voie mécanique, soit par élévation de la pression- est destiné à être placé entre des moyens d' actionnement (pédale de frein agissant sur un distributeur) et des moyens de freinage proprement dits tels qu'un levier couplé à des organes de freinage aptes à agir sur les freins. Un tel vérin comprend, un corps 10 avec une partie arrière (à droite des figures) comportant un fond 11 en appui sur un jonc 12, et une partie avant 13 (à gauche des figures) solidarisée au corps 10. Le corps 10 loge un piston de commande de freinage mécanique indiqué dans son ensemble par la référence 14, ce piston est creux, en ce sens qu'il comporte une partie centrale 14A formant jupe fermée à l'arrière par un fond 14B et se terminant à l'avant par une collerette 14C avec joint d'étanchéité 14D, la collerette et le joint précités formant le piston proprement dit qui est susceptible de coulissements axiaux dans le corps 10. A l'arrière, le fond 14B du piston creux comporte un prolongement axial 14E monté coulissant dans le fond 11 et apte à assurer le guidage du piston creux lors de ses déplacements. Entre le fond 11 du corps, et la collerette 14C du piston creux 14, est disposé un ressort 15 convenablement taré et dont l'utilité apparaîtra lors de la description du fonctionnement. La partie antérieure 13 du corps 10 est aménagée pour constituer un guide à un piston axial 20, avec interposi- tion de joints d'étanchéité 21 engagés dans des rainures appropriées ménagées dans ladite partie antérieure. Le piston 20 comporte une extrémité avant (à gauche des figures) aménagée pour être raccordée à un organe de commande couplé aux freins (non représentés ici) et une partie arrière (à droite des figures), interne au corps 10. Cette partie arrière comporte un certain nombre de gorges circulaires 20A régulièrement espacées destinées à coopérer avec un jeu de billes 25 associées à une cage à billes 26 coaxiale au piston, et comportant une jupe 26A, s'étendant d'avant en arrière, avec un épaulement terminal arrière 26B. L'épaulement terminal précité est destiné à constituer une butée à une extrémité d'un premier ressort de rappel taré 30 dont l'autre extrémité est en appui sur une portée 31 ménagée à cet effet sur la surface intérieure de la par- tie antérieure 13 du corps 10, laquelle comporte en outre un passage 33 d'amenée de fluide. Entre la jupe 26 prolongeant la cage à billes, et la partie arrière du piston est ménagé un espace annulaire dans lequel est engagée une partie terminale avant 34 d' une douille, hdiquée dans son ensemble par 35 dont la partie arrière comporte un talon circulaire 36 librement coulissant à l'intérieur du piston creux 14. On remarque que la cage à billes 26, par sa jupe 26A chapeaute une partie terminale antérieure de la douille 35, dont le talon circulaire 36 forme un moyen de détection ainsi qu'il apparaîtra plus loin. La douille précitée 35 comporte à son extrémité avant et sur sa surface intérieure, un premier évidement annulaire 37, suivi d'un second évidement également annulaire 389 réunis par une rampe 35A, ledit second élément étant suivi d'un alésage 3i de diamètre sensiblement correspondant au diamètre du piston 20; le premier évidement 37, de diamètre plus grand que le second évidement 38, est destiné à permettre un déplacement radial des billes ainsi qu'on le verra plus loin au cours de la description du fonctionnement, tandis que la seconde gorge 38 est destinée à maintenir les billes engagées dans une gorge 20A du piston et à former un accouplement entre ce dernier et la cage à billes 26. Dans sa partie arrière 36, la douille comporte une chambre dans laquelle est inséré un second ressort de rappel 41 prenant appui par ses extrémités respectivement dans le fond du chambrage précité et sur le fond 14B du piston creux 14. Les ressorts de rappel respectivement 30 et 41 sont antagonistes, et le ressort 30 est prévu avec un tarage plus élevé que le ressort de rappel 41. L'ensemble des éléments ci-dessus, cage à billes 26, douille 35, ressorts antagonistes 30, 41, constitue un équipage associé au piston 20. Le piston 20 comporte également, dans sa partie arrière, un chambrage borgne 20B logeant un élément de retenue formé d'une tige 42 montée coulissante dans un manchon 43 obtenant le chambrage borgne précité, une extrémité arrière de la tige recevant par vissage une coupelle terminale 44, tandis que l'autre extrémité porte une tête de butée cylindrique de révolution 45. Le fonctionnement d'un tel vérin double peut s'analyser de la manière suivante en partant de la figure 1. Sur cette figure 1, les éléments du vérin suivant 1' invention sont représentés dans une position autorisant le roulage du véhicule (freins en position desserrée). Dans ce cas, une pression résiduelle est maintenue à 1' intérieur du corps 10, la force exercée par le fluide sur la section avant du piston 14 étant supérieure au tarage du ressort de freinage mécanique 15, le piston creux 14 comprime ce dernier qui vient en butée mécanique sur le fond 11; la force exercée par le fluide sur la face arrière du piston 20 par exemple grâce à des passages 36A ménagés dans le talon 36 de la douille n'est pas suffisante pour vaincre l'effort exercé par le premier ressort de rappel taré 30 en sorte que le piston 20 reste en position arrière de desserrage autorisant la marche du véhicule. On précisera que le premier ressort de rappel taré exerce une poussée sur la cage à bil'les 26 et la douille ; or ces éléments étant accouplés par les billes 25 avec le piston 280, ce dernier se trouve donc poussé vers l'arriè- re (flèche F), tandis que la douille 35 comprime le second ressort de rappel 43. A la figure 2, les éléments du vérin sont représentés en position de freinage par une élévation de la pression du fluide qui est amené dans le corps 10 par l'orifice 33, la force exercée par le fluide sur la section du piston 14 étant supérieure au tarage du ressort de freinage mécanique , le piston creux 14 de maintien comprime ce dernier, qui est en butée mécanique sur le fond 11, le fluide exergant son effet sur la face arrière du piston 20 grâce aux passages 36A ménagés dans le talon 36 de la douille 35 repousse le piston 20 vers l'avant (flèche Fl) lorsque l' effort du premier ressort de rappel taré 30 est vaincu, actionnant ainsi un organe de commande couplé des freins (l'organe de commande et les freins n'étant pas représentés ici). On remarque que sous l'effet du second ressort de rappel 41 la douille 35 et la cage à billes 26 se déplacent vers l'avant en même temps que le piston 20. Lorsque les freins sont appliqués avec une certaine force, la progression du piston 20 ainsi que la douille 35 et la cage à billes 26 sont stoppés; on obtient par exemple une garde de freinage telle que représentée en a à la figure 2, c'est-à-dire une garde sensiblement normale. A la figure 3 les éléments du vérin sont représentés en position de freinage mécanique, (stationnement, ou rupture d'attelage). Lorsque la pression résiduelle du fluide diminue dans le corps 10, la force qu'elle exerçait sur la section du piston creux 14 devient inférieure au tarage du ressort 15, ce dernier se détend (flèche F2) et entraîne vers l'avant le piston creux 14 assurant la commande de freinage mécanique, par déplacement de l'équipage précité ainsi que du piston , le premier ressort de rappel 30 étant à ce moment compri- mé, suite à ce déplacement. A la figure 4, il a été supposé une garde de freinage supérieure à une garde de freinage maximale indiquée en B. Une telle garde maximale est déterminée par la course de la douille 35 à l'intérieur du piston creux 14 entre le fond 14B de ce dernier et une butée 50 constituée par un jonc solidaire du piston creux, butée située à une certaine distance dudit fond. Lorsque le déplacement du piston 20 est supérieur à la garde maximale de freinage B prédéterminée, le déplacement axial de la douille 35 est stoppé par butée du talon 36 sur le jonc 50, le talon 36 précité constituant en fait un moyen de détection devenant actif lorsque la garde de freinage doit être compensée; le piston 20 continuant sa course (du fait qu'aucune résistance n'apparaît c8té externe au cylindre), il entraîne vers l'avant (flèche F3) la cage à billes 26 comprimant ainsi le premier ressort 30, les billes , amenées en regard de l'évidement 37 se trouvent repous- sées radialement vers l'extérieur par déplacement du piston plongeur 20. A ce moment, le piston 20 est désolidarisé de la cage à billes 26 et de la douille 35. A la figure 5, sous l'effet du ressort de rappel 30, la cage à billes 26, dont les billes 25 se trouvent entre deux gorges consécutives 20A, est repoussée vers l'arrière (flèche F4) ainsi que la douille 35 par l'intermédiaire des billes, au contact de la rampe 35A. A la figure 6 les billes 25 sont présentées en regard d'une gorge 20A voisine de la précédente, et, (figure 7) elles sont engagées dans la gorge en question sous l'effet d'un déplacement vers l'avant (flèche F5) de la douille 35, et sous l'effet de la rampe 35A reliant les évidements 37-38, ce déplacement vers l'avant étant provoqué par le second ressort de rappel 41 (figure 7). A la figure 8, les éléments du vérin sont représentés en position de desserrage analogue à la figure 1; cette figure illustre clairement que le piston 20 a progressé vers l'avant d'une valeur déterminée par l'écartement ménagé entre deux gorges 20A consécutives, On observe en effet à la figure 8 que l'équipage associé au piston 20 occupe une position analogue à celle représentée à la figure 1, tandis que le piston 20 s'est déplacé vers l'avant d'une valeur formée par l'espacement entre deux gorges 20A consécutives, position pour laquelle il reste associé à l'équipage jusqu'à une nouvelle compensation lorsqu'une garde maximale de freinage à ne pas dépasser aura été détectée par le talon 36. Il convient de préciser que l'élément de retenue 42, 44, 45, est destiné à empêcher que le piston 20 n'échappe à 1' équipage lorsque la dernière gorge 20N a été utilisée. A la figure 9, le vérin représenté est un vérin simple, c est--dire dépourvu de moyens de freinage mécanique, mais dans lequel le piston 20 est associé à un équipage 26, 35, , et 41 en tous points analogue à ce qui a été décrit ci- dessus. Dans ce cas, le fond de cylindre Il constitue une butée arrière au talon 36 de la douille 35, tandis que la butée 50 déterminant la garde maximale de freinage est solidaire du cylindre 10. Le fonctionnement pour compenser une garde de freinage trop importante étant semblable à ce qui a été décrit en regard des figures 4 à 8. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée, laquelle pourrait au contraire faire l'objet de modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1- Vérin destiné à être incorporé dans un circuit de freinage des roues d'un véhicule, du genre comprtant un cylindre, un piston axial ayant une partie terminale externe du cylindre et une autre partie terminale interne, ce piston étant déplaçable axialement entre des positions avancées pour laquelle les freins sont serrés et une position reculée pour laquelle les freins sont desserrés, la mise en action des freins étant obtenue sous l'effet d'un fluide sous pression ou de moyens mécaniques prévus dans ledit cylindre, un tel vérin étant dit double, caractérisé en ce qu'un équipage (26), (35), (30), (41)9 associé coaxialement au piston (20) comporte des moyens aptes à déclencher un déplacement vers l'avant dudit piston (20) avec un retour contrôlé d'une position stable à une autre position stable par rapport audit équipage et ce, en réponse à un organe de détection (36) actif au-delà d'une garde de freinage maximale prédéterminée. 2- Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage associé au piston comprend, en association, une douille (35), une cage à billes (26) coiffant au moins en partie la douille, et deux ressorts antagonistes de rappel dont l'un (30) est prévu avec un tarage supérieur à l'autre (41), l'un desdits ressorts étant apte à repousser la cage à billes (26) vers l'arrière et l'autre à repousser la douille (35) vers l'avant. 3- Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort ayant un tarage supérieur est le ressort (30) coopérant avec la cage à billes (26). 4- Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille (35), encore appelée verrou, est aménagée à une partie dite arrière avec un talon (36) formant le moyen de détection, tandis que dans une partie dite avant elle comporte un premier évidement circulaire (37), suivi d'un second évidement (38) de diamètre plus petit que le précédent, ce second évidement étant apte à limiter le débattement radial des billes (25) engagées dans une gorge (20A) d'une série de gorges circulaires ménagées il dans la partie du piston intérieure au cylindre, tandis que le premier évidement autorise un tel débattement radial. - Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux évidements précités (37), (38), sont réunis par une rampe. 6- Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le talon (36) formant le moyen de détection est monté librement coulissant à 1' intérieur d'une jupe (14A) d'un piston de commande de freina- ge mécanique (14), ledit talon (36) étant déplaçable entre deux positions extrêmes délimitées par un fond de jupe (14B), et une butée (50), ladite butée déterminant la garde maximale de freinage. 7- Vérin suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la butée (50) est un jonc solidarisé à la Lace interne de la jupe. 8- Vérin suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les gorges (20A) ménagées sur la surface du piston sont régulièrement espacées. 9- Vérin selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le piston (20) comporte dans sa partie terminale intérieure au cylindre un logement borgne (20B) fermé par un manchon (43), formant chambre à une tige (42) portant des moyens (44), (45), aptes à consti- tuer une butée de fin de course en position avancée du piston (20). - Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (30) coopérant avec la cage à billes est en appui sur une partie antérieure du cylindre, tandis que le ressort (41) coopérant avec la douille (35) est en appui sur le fond de la jupe du piston de freinage mécanique. 11- Vérin destiné à être incorporé dans un circuit de freinage des roues d'un véhicule, du genre comportant un cylindre, un piston axial ayant une partie terminale externe du cylindre et une autre partie terminale interne, ce piston étant déplaçable axialement entre des positions avancées pour laquelle les freins sont serrés et une position reculée pour laquelle les freins sont desserrés, la mise en action des freins étant obtenue sous l'effet d'un fluide sous pres- sion, un tel vérin étant dit simple, caractérisé par la disposition dans le cylindre d'un équipage selon l'une quel- conque des revendications précédentes, le moyen de détection étant mobile axialement entre une butée arrière constituée par le fond du cylindre et une butée avant constituée par un jonc solidaire de la paroi intérieure du cylindre, tandis que le second ressort de rappel est en appui sur ledit fond de cylindre.