Brevet FR2493234A1 — publié le 19820507

i L'invention concerne une combinaison d'essieu tournant et d'ensemble de frein pour véhicules, compre- hant un arbre de transmission logé à l'intérieur d'une trompette relativement fixe sur laquelle un moyeu conçu pour être entratné par l'arbre et constituant la monture d'une roue est supporté de manière à tourner sur des roulements de moyeu, le frein comprenant des éléments de friction relativement rotatifs associés à l'essieu. Dans des ensembles connus du genre défini, le frein est monté sur la trompette plus à l'intérieur que les roulements de moyeu et plus à l'intérieur que tout train réducteur qui, s'il est prévu, agit entre l'arbre et le moyeu pour réduire la vitesse de rotation du moyeu relativement à celle de l'arbre. Dans un tel ensemble, le frein peut être logé à l'intérieur d'un carter monté sur la trompette qui est fixe. Il est donc facile de prévoir des moyens d'actionnement du frein, avantageuse- ment des moyens d'actionnement passant à travers la paroi du carter. Toutefois, on ne peut pas démonter le frein pour l'entretien et le remplacement d'éléments de fric- tion usés et autres parties sans retirer d'abord la roue et démonter l'ensemble d'essieu, en enlevant aussi le train réducteur éventuellement monté. Un tel entre- tien peut poser des problèmes considérables sur le ter- rain, particulièrement quand le véhicule est du type des excavateurs ou des engins de terrassement équipés de roues massives qui sont entrainées par l'intermédiaire de trains réducteurs respectifs. Il est difficile aussi dans de tels ensembles de construire un frein efficace sana prévoir des éléments de friction de dimensions ra- diales telles qu'ils souffrent de déformation thermique. Quand le frein est du type sec, il peut subir une dégra- dation rapide par suite de la boue et d'autres corps étrangers et quand le frein est du type à bain d'huile, il est difficile d'assurer une étanchéité efficace d'un carter contenant les éléments de friction et l'huile de refroidissement. Selon 1' invention, dans un ensemble du type défini, le frein est disposé plus à l'extérieur que les roulements de moyeu et l'arbre de transmission est monté dans la trompette en vue d'un nouvement limité en direction axiale de manière à transmettre au frein une force de serrage venant de moyens d'actionnement logées à l'intérieur d'une partie de l'eesieu qui est fixe relativement. L'avantage en est que 1e frein est facilement accessible pour l'entretien san queor. doive d'abord retirer une roue lorsqu'un train réducteur est prévul, le frein est installé plus à l'extérieur que elui-ai de sorte qu'on peut effectuer 1lentratien du frein sans démonter ce train. D'autre part, les lints de friction peuvent être constiuitt en proportions appropriées poar respecter les tolérances de planéité dans IZ fabrication et l'usage, en dépit de touie tendance à la!défo*2ion thermique. Quand le frein constitue rn frein à disque du type sec, il est installé dans une positioen moins expo- sée aux effets de la boue e' ai-.tre, qu'un frein similaire placé plus à l'intérieur que les roulements de moyeu; et quarnd le frein constitue un frein du type à bain d'huile dans lequel les éléments de friction relative- ment rotatifs sont placeés à l'intérieur d'un carter con- tenant de l'huile de refroidissement, l'étanch!ité du carter est facilitée. L'arbre de transmission out être oollicité en compression ou en traction lorsq:l tranmmet au frein la force de serrage provean des moyens d'action- nement. les moyens d'actionnement constituent un méca- nisme d'expansion comprenant des éléments qui peuvent se mouvoir axialement en sens oppeos et qui peuvent être montés dans la trompette auprès d'mu carter destiné à un différentiel adjoint à l'arbre de transmission ou même dans ce carter lui-même. le mécanisme d transmission peut être actionné par tous moyens appropriés, avantageusement hydrauli- ques, mécaniques, pneumatiques ou électromagnétiques. L'arbre de transmission doit pouvoir être retiré de l'extrémité extérieure de l'essieu avant qu'on ne puisse retirer d'autres parties situées à l'intérieur de la trompette et du carter. On peut y parvenir sans modification spéciale de l'arbre de transmission dans des ensembles oh celui-ci est sollicité en compression pour le serrage du frein. Toutefois, dans des ensembles oh l'arbre de transmission est sollicité en traction pour le serrage du frein, l'arbre de transmission est relié, par une liaison détachable du type à ba!onnette, à un organe de poussée destiné à coopérer avec le méca- nisme d'expansion et/ou faisant partie de celui-ci. Dans une telle construction, l'arbre de transmission a une structure et une disposition telle qu'on ne peut pas le dégager de l'organe de poussée sans défaire d'a- bord une liaison entre l'arbre et le frein, -qui est facilement accessible à l'extrémité extérieure de l'es- sieu. Deux modes d'exécution de l'invention sont représentés par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'une combinaison d'essieu tournant et d'ensemble de frein à disque, si- tuée plus à l'extérieur que les roulements de moyeu et contenant ceux-ci, le frein à disque étant du type à bain d'huile; la figure 2 une coupe de l'ensemble de la fi- gure 1 mais du c8té de son extrémité intérieure; la figure 3 une perspective d'une liaison du type à baïonnette entre un arbre tournant et un organe de poussée; la figure 4 une vue développée de la liaison de la figure 3; la figure 5 une coupe similaire à la figure 1 mais montrant une construction différente; la figure 6 une coupe de l'ensemble représenté par la figure 5, mais du cté de son extrémité intérieu- re; la figure 7 une élévation comprenant une coupe partielle longitudinale similaire à la figure 1 mais montrant un frein à disque du type sec. L'ensemble représenté par les figureB 1 à 4 comprend un essieu tournant 1 et *n frein à disque à plusieurs plaouettes 2 du type à bain 'tui!e comoiné à l'essieu 1. L'essieu comprend vu carter 3 destiné à -an différentiel (non représenté) et av, extrémitée oppoées duquel dépaseent des tronpetteo oppeséea dont zue metle est indiquée en 4e Un moyeu 5 deeté à portQer ue roue est monté de manière à tourner S de rculements de moyeu 6 agencé sar la trompet'e 4 rbes de ron etr- mité extérieure. Un arbre de tran eoin 7 rsant à travers la trompette 4 est muni à son extrmit int- rieure de cannelures 8 pour l'acCaouAplement au différen- tiel et présente ume partie d'estrêmité libre de lon- gueur axiale notable qui dépasse l'extrémité extérieure de la trompette 4 et qui est aussi munie de be nel!res 9. l'extrémité intérieure de l'arbre 7 est enfermée dans un carter 10 à contour en cuvette portant à son extrémité intérieure libre une bride radiale 11 reliée au moyeu 5 de manière à former un!rolongement axial de celui-ci. Le carter 10 forme le carter du frein à disque 2 et d'un train réducteur 12 servat à transmettre la force motrice de l'arbre 7 au moyeu 5 à une vitesse re- lativement réduite. Comme on l'a représenté une roue planétaire 13 en forme d'anneau est disposée concentri- quement à l'intérieur du carter 10e plus à l'extérieur que le moyeu 5 et plusieurs satellites espacés angulai- rement, dont l'un est représenté en 14, engrènent avec une couronne dentée 7a de l'essieu 7 et avec la roue planétaire 13. Les satellites 14 sont tous portés par un porte-satellites annulaire 15 calé sur des cannelures 16 de la face intérieure du carter 10. La roue planétaire 13 est calée sur la trompette 4 au moyen d'une bague de butée 17 fixée à la fois à la trompette et à la roue planétaire 13 d'une façon qui empoche le mouvement re- latif axial et angulaire. La face intérieure de la ba- gue 17 porte une garniture de friction 18 destinée à coopérer avec un palier annulaire tournant 19 dans le- quel se loge un axe oh est monté le satellite 14. Le frein à disque 2 comprend des jeux inté- rieur et extérieur de plaquettes annulaires 20 et 21 à disposition alternée, les plaquettes intérieures 21 étant montées de manière à pouvoir coulisser sur les cannelures 9 de l'arbre 7 et les plaquettes extérieures 21 étant montées de manière à pouvoir coulisser sur les cannelures 16 du carter 10. Des garnitures de friction 22 portées par des plaquettes appropriées sont interpo- sées entre les faces adjacentes de plaquettes adjacen- tes. La plaquette 21 située le plus à l'intérieur bute contre le portesatellites 15 et une plaqueib poussée 23, butant contre une bague de butée 24 logée dans une gorge 25 adjacente à l'extrémité libre de l'arbre 7, est placée auprès de la garniture de friction 22 qui est portée par la face adjacente de la plaquette 21 adja- cente. la bague 24 est empêchée de se mouvoir radiale- ment vers l'extérieur par une face de butée 26 à contour arqué prévue sur la plaque de poussée 23 et une bride radiale 27 d'un organe de retenue 28 serré contre l'ex- trémité libre de l'arbre 7 au moyen d'un écrou 29. L'arbre 7 est aussi muni, en un point inter- médiaire de sa longueur, à l'intérieur du carter 3 des- tiné au différentiel, de trois saillies radiales 30 di- rigées azialement et uniformément espacées angulairement autour de l'axe de l'arbre 7. Des moyens d'actionnement de frein comprenant un mécanisme d'expansion 31 sont logées à l'intérieur du carter 3 auprès de l'extrémité intérieure de la trompette 4. Le mécanisme 31 comprend un vérin hydraulique 32 qui entoure l'arbre 7 dans la région des saillies 30 et présente un alésage à gradin 33 et un piston annu- laire 34 agissant dans l'alésage 33e Le vérin 32 agit contre l'extrémité intérieure de la trompette 4 relati- vement à laquelle il est calé centre le mouvement en direction axiale et le piston 34 agit sur l'arbre 7 par l'intermédiaire d'un organe de polisee anulaire calé sur l'arbre 7 et portFar un aeau 36 de matière de friction destiné à buter coetrt la face adjacente c. piston 34. L'organe de poussée 35 a une épaisser upeé rieure à environ deux fois lza lorr a e lies 30. L'organe de pousée 35 est mui do trois enc- ches à extrémi-é ouverte 37, epac angulairen.e, à travers lesquelles les saillio -; peuvet trv2averser l'organe de poussée 35 lorsqu'ellee asct aligmées azile- ment sur les enceoches 37 et de trois autrea encoches espacées angulairemeut 38 qui aiteoroet avec les encoches 37 et pénètrent dans l'organe de peu-ggie 35 aur à pau près la moitié de sa longaeur aiai, en partant de sa face intérieure opposée au mécaniem d'expansion 31. Normalement, en position active, come iîdioué en trait plein sur la vue développée de la figure 4, les saillies 30 se logent dans les encoches 38 et butent - lemr extré- mité extérieure contre des faces de butée 39 constituant des parois qui définissent l'extrémité intérieure des encoches 38. La coopération des cannelures 8 au sein du différentiel est conçue pour assurer à l'arbre de tranr- mission 7 un certain mouvement aoal relatif, suffisant pour transmettre une force de serrfage provenant du méca- nisme d'expansion 31 de manière à serrer le frein 2. Plus précisément, quand il y a 3-u de serrer le frein pendant que l'arbre 7 tourne, du fluide hydraulique sous pression venant d'une source appropriée, avantageusement un maître-cylindre actionné par pêdale, est admis dans une cavité de pression 40 définie entre le piston 34 et le cylindre 32, de manière à pousser relativement le piston 30 vers l'intérieur du cylindre 32 de sorte qu'il agit sur l'anneau de friction 36 porté par l'organe de poussée 35 qui tourne avec l'arbre 7. Cette force est transmise à l'arbre 7 par la coopération des faces de butée 39 de l'organe de poussée 35 avec les extrémités extérieures adjacentes des saillies 30 et l'arbre 7 se meut d'un bloc et axialement, en traction, vers l'inté- rieur relativement, entra nant avec lui la plaque de poussée 23 qui serre les plaquettes de friction 20 et 21 dont les différents Jeux tournent à des vitesses différentes, en les faisant coopérer entre elles pour serrer le frein. La force de serrage de frein provenant de la plaque de poussée 23 subit la réaction de la trom- pette 4, par la face intérieure des roulements de moyeu 6 et la bagne de poussée 17. Tout l'ensemble peut être rendu étanche par un seul joint 4a du c$té intérieur des roulements de moyeu 6, bien que des Joints doivent aussi être prévus entre une tuyauterie venant du ma/tre-cylindre et les parois du carter 3 et du cylindre 32 là o elle les traverse. Les dimensions de l'arbre 7 sont choisies de façon telle que les extrémités extérieures des saillies 30 soient maintenues contre les faces 39 quand l'écrou 29 est convenablement serré et que la bague 24 est rete- nue dans la gorge 25. Pour l'inspection du frein, le carter 10 est muni d'un couvercle d'extrémité amovible 41 et, après avoir enlevé celui-ci, on peut, si nécessaire, retirer l'arbre 7 de l'ensemble. A cet effet, on retire d'abord l'écrou 29 et l'organe de retenue 28 de l'extrémité de l'arbre 7. Ensuite, l'arbre T peut se mouvoir axialement vers l'intérieur, l'extrémité intérieure pénétrant davan- tage dans le différentiel jusqu'à ce que les saillies dégagent les encoches 38 de l'organe de poussée 35. On déplace alors angulairement l'arbre 7 autour de son axe Jusqu'à ce que les saillies soient alignées sur les autres encoches 37, après quoi on peut retirer l'arbre axialement à travers la trompette et le carter 10, les saillies 30 passant à travers lez encoches 37. Un doigt 42 faisant saillie vers l'intdrieur en partant du cylindre 52 rr6sete 't e partie terminale coudée 43 qui porte une saillie 44e La saillie 44 est conçue pour coopérer avec une face elj aceente de l'organe de poussée 35 pour limiter le moei-ment de l'organe de poussée 35 vers l'intérieur avec l'abre 7et permettre aux saillies 30 de dégager les eneoches 38 ceoe indiqué plus haut et la saillie 44 est conç-a pour se loger dans un évidement complémentaire 45 de l org.ane de pous- sée 35 de manière à caler oelu-ci con.re la rotation lorsqu'on déplace anglairemert l'cb:re 7 por dégager les saillies 30 de leorgane de pGr:o.e 35. On peut installer l be 7 dansma l'ensmble en exécutaunt les opérationms eoiesato doa lomdre invsrae, comme l'indique le sens de es oho Ir la figsire 4. On comprend done que l'arbre 7 et l'organe de poussée 35 sont reliés de façon détachable pr des moyens définissant un accouplement du type à baTonnette. Bien que le carter 10 dans lequel est installé le frein 2 soit disposé plus.à l'extérieur que le moyeu 5, en fait, étant donné la profondeur de la jante d'une roue et la dimension de son pmno tiqjue, l' extrémité du carter ne dépasse tout au plus la1 roue que d'une distancee relativement courte. Dans l'ensemble des figures 5 et 6, l'arbre 7 est en compression lorsqu'il y a lieu de serrer le frein. Dans cette construction, la plaque de poussée 23 est montée sur l'arbre 7 auprès du porte- satellites 15 et serre les plaquettes 20 et 21 les unes contre les autres et contre une face de freinage définie par la face inté- rieure du couvercle d'extrémité 41G Le cylindre 32, le piston 34 et l'organe de poussée 35 ont une disposition opposée, la liaison entre l'organe de poussée 35 et l'arbre 7 comprenant une cla- vette 50 qui est portée par l'arbre 7 et se place dans un logement 51 de l'extrémité adjacente de l'organe de poussée 35 qui bute contre un épaulement radial d'appli- cation de poussée 52 de l'arbre 7. Le couvercle 41 Joue le r8le d'une butée, par l'intermédiaire des plaquettes 20, 21, pour limiter le mouvement axial par lequel l'arbre 7 s'écarte du diffé- rentiel et après avoir enlevé le couvercle 41, on peut simplement retirer l'arbre 7 axialement par l'extrémité ouverte du carter 10. La structure et le fonctionnement de l'ensemble des figures 5 et 6 sont par ailleurs semblables à ceux de l'ensemble des figures 1 à 4 et des références corres- pondantes désignent des parties correspondantes. Dans l'ensemble représenté par la figure 7, le frein à bain d'huile du type à plusieurs plaquettes est remplacé par un frein à disque 54 du type sec. Tel qu'on l'a représenté, l'arbre 7 passe à travers une ouverture du couvercle d'extrémité 41 du carter 10 qui enferme le train réducteur 12 et un Joint 55 est porté par le cou- vercle 41 de manière à coopérer avec l'arbre 7. La partie terminale libre de l'arbre 7 est munie de cannelures 7b sur lesquelles un disque 56 est calé de manière à tourner avec l'arbre 7 et le disque 56 est muni à sa face ext6- rieure d'une série d'ailettes de refroidissement 57 es- pacées angulairement. le disque 56 est serré contre un épaulement 58 de l'arbre 7 au moyen d'un écrou de ser- rage 59 qui est vissé sur une partie filetée 60 de dia- mètre réduit de l'extrémité libre de l'arbre 7. Une roue 61 est serrée contre la bride du moyeu par des écrous 62 vissés sur les extrémités extérieures dépassantes de goujons de roue 63 et ces derniers font saillie des écrous 62 en formant des montures 64 pour autant d'ensembles de patin de friction 65. Chaque ensemble de patin de friction 65 comprend un bloc de poussée rigide 66 présentant dans une face une ouverture dans laquelle se loge une monture correspon- dante 64 et, dans la face opposée, un évidement dans lequel se loge de façon amovible ne plaque de soutien rigide 67 de contour complémenaie. Chaque plaque de soutien 67 porte un patin 68 de matière de friction destiné à s'appliquer à la face de freiuage adJacente de la bride du disque 56. Quand il y a lieu de 1er le frein 54 pen- dant que l'arbre 7 tourne, coe bsn l'ensemble des figures 1 à 4s on déplace lrbre 7 7 iale e;t d'u bloc, en traction, vers eit' rie retivenment t Ai entraîne avec lui le disque 560 pes at sa face de freinage à coop4rer avec les pa d de friction 68- eomme le disque 56 et la rrua %ornent à des viteesss différentes, le freîne de l rouc siaeopîlit. Etant donné la vitesse rott.iaó relaive ment grande de l'arbre 7, o e ist un bonea gfroiisse ment des surfaces de freineoe fitt 7iosse e t i relativement granda auBi unv'Sd eng e on couple de freinage nécessaire un frein de plusi petit diamètre ou d'obtenir x u fet, de freinage domn avec une force de serrage effectivemet plus peUite. Le frein 54 est facile à Rettoyer, par exemDle au moyen d'un tuyau d'arrosage et, en tous esz, le frein sera moins sale que des freins' s'mnlaires ontée. plus à l'intérieur que les rouelemtZde moyeru, D'autre part le frein 54 est extrAemnen facile erete sans avoir à enlever d'abord la roue 61. Les montures 64 peuvent etre conztruites et disposées de masière à assrer ne asi-articulation des ensembles de patin de friction 65 pour tenir compte de la déformation du disque0 L'ensemble de la figure 7 est par ailleurs semblable à celui qu'on a décrit îpla haut en regard des figures 1 et 2 et des références correspondantes désignent des parties eorrespondantes. Dans une variante, les ensembles de patin 65 peuvent Otre portés par une bride radiale similaire à la bride du disque 56 et un organe de freinage complé- mentaire sous forme d'un anneau peut être disposé sur les montures 64 de manière à tourner avec la roue 61. Dans une autre construction, de. multiples disques annulaires et patins de friction peuvent être incorporés au frein. RE'VNDICATIONS 1. Combinaison d'essieu tournant et d'en- semble de frein pour véhicules, comprenant un arbre de transmission logé à l'intérieur d'une trompette relati- vement fixe sur laquelle un moyeu conçu pour ftre entrat- né par l'arbre et conetituant la mouture d'ne roue est supporté de manière à tourner sum dis roulemnts de de moyeu, le frein comprenv t s s ts do fwiction relaUivement rotatifs socoa 1 esie4 oarc4risée en ce que le frein (2) est disposi plu l'erérieur que les roulement% de moyeu (6) te isL quae lbre de transmission (7) est monté dans la brompette (4) e -e d'un mouvement limité en irsection:ilc de mde iire à transmettre au frein (2) une feroe de er.ge ver_, t de moyens d'actionnement (31) logés à! é6i: deune partie (3) de l'Vecziîe q. est ozt, e- ent ^ 2. Ensemblc "elon la icei 1, cerac- têrisé en ce que l'arbre de tr:issie g7) 't6 solli- cité en compression lorsqu'il t =rmt u f: reim (2) la force de serrage venant des moyers dVactionement (31). 3. Ensemble selon la relendcation 1, carac- térisé en ce que l'arbre de tr msiox (7) est sclli- cité en traction lorsqu'il tranmet au frein (2) la force de serrage ven=t des moyens d'aetionnement (31). 4. Ensemble selon 1a revendicatioe 1, 2 ou- 3, caractérisé en ce que les moyens d aetionnement (31) constituent un mécanisme d'expansion coumprennt des or- ganes (32, 34) qui peuvent se motvoi axriLement en sens opposées. 5. Ensemble selon la revnidiation 4, carac- térisé en ce que les organes (32 34) sont monts dans la trompette (4) auprès deun carter (3) destine à un différentiel adjoint à l'arbre de transmission (7). 6. Ensemble selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les organes (32, 34) sont montés dans un carter (3) destiné à un différentiel adjoint à l'arbre de transmission (7). 7. Ensemble selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'arbre de transmission (7) est relié, par une liaison détachable du type à baïonnette, à un organe de poussée (35) associé aux moyens d'actionnement (31). 8. Ensemble selon la revendication 7, carac- térisé en ce que l'arbre de transmission (7) est muni, en un point intermédiaire de sa longueur, de plusieurs saillies radiales de transmission d'effort (30), espa- cées angulairement, sur les extrémités extérieures des- quelles les moyens d'actionnement (31) agissent par l'intermédiaire de l'organe de poussée (35) pour trans- mettre une force de serrage de frein à l'arbre (7), l'organe de poussée (35) ayant une épaisseur plus grande que la longueur axiale des saillies (30) et étant muni d'une première série d'encoches à extrémité ouverte (37) espacées angulairement, dont le nombre correspond à celui des saillies (30) et à travers lesquelles les saillies (30) sont conçues pour passer dans l'un de$deux sens, vers l'intérieur ou vers l'extérieur, et d'une deuxième série d'encoches espacées angulairement (38) qui alter- nent avec les encoches (37) de la première série et pénètrent dans l'organe de poussée (35) en partant de sa face intérieure opposée aux moyens d'actionnement (31) et dans lesquelles les saillies (30) sont conçues pour se loger de façon détachable, leurs extrémités extérieu- res butant contre des faces de butée (39) qui constituent des parois définissant l'extrémité intérieure des encoches (38) de la deuxième série, après l'insertion des saillies (30) à travers les encoches (37) de la première série et le mouvement angulaire de l'arbre de transmission (7) pour amener les saillies (30) à s'aligner sur les enco- ches (38) de la deuxième série, le retrait de l'arbre de transmission (7) s'effectuant par un mouvement axial de celui-ci vers l'intérieur, pour dégager les saillies (30) des encoches (38) de la deuxième série, suivi d'un mouvement angulaire pour amener les saillies (30) à s'aligner sur les encoches (39) de la première série, à travers lesquelles on peut alors retirer les saillies (30) de l'ensemble. 9. Ensemble selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les moyens d'actionnement (31) agissent sur l'arbre de tranmiasion (7) pr l'ntermédiaire d'un organe de poussée (35) dizpos. plu à l'intérieur cue le fre:i (2) de sorte qu'on pnt rtirer axs!ement+ l'arbre de transmission (7) de 1nrnb1e pres avoir retiré le frein (2). 0O. Ssemble selon 1 i' n:cei-!onq des re- vendications précédentes, caaric-b ex. r u'e tran train réducteur (12) agissa= e 're le nGye. (5) et l'arbre de -'ransmission (7) cet dizposé e3t_ le frein (2) et les roulements de mLoyex- (6).