Brevet FR2512144A1 — publié le 19830304

Les roues des poids lourds sont couramment équipés de puissants freins à disques de friction mul- tiples juxtaposés pouvant, par commande hydraulique, être serrés les uns contre les autres afin de provoquer le frottement requis pour un freinage efficace, les ca- lories engendrées par ce frottement étant évacuées par un liquide de refroidissement circulant en circuit fermé et venant baigner les disques de friction Par ailleurs, dans la transmission aboutissant à ces roues est interposé un engrenage réducteur de vitesse qui, par la force des choses, est assez complexe et encombrant, alors que l'espace disponible pour le loger est plutôt réduit. De tels mécanismes de freins à disques de fric- tion multiples refroidis par liquide et entra nés par en- grenage réducteur de vitesse, sont aujourd'hui répandus et fonctionnent de façon tout à fait satisfaisante. Toutefois, ils occasionnent en contrepartie de très graves problèmes techniques d'entretien et de réparation dès lors que, pour accéder au coeur du frein en vue du rempla- cement d'une pièce défectueuse ou usée, on se heurte à l'engre- nage réducteur de vitesse, ce qui nécessite des opérations compliquées et délicates de démontage et de remontage de celui-ci Ces problèmes sont d'ailleurs d'autant plus aigus que l'on a affaire à des roues de grandes dimensions et sou- vent très pesantes, se prêtant mal à des manipulations sans équipements et personnels spécialisés Ces travaux d'entre- tien et de réparation du frein impliquent au surplus une longue immobilisation du matériel, sans parler des pertur- bations apportées à l'étanchéité de la commande hydrau- lique du frein. La présente invention permet de surmonter ces difficultés grâce à un agencement mécanique conçu pour pouvoir aisément offrir un accès commode et direct au coeur du frein à disques, sans nécessiter aucun démontage de roue ni même d'une partie quelconque de l'engrenage réducteur de vitesse et sans provoquer aucune perturbation dans le cir- cuit de commande hydraulique. A cet égard, la présente invention s'apparente aux dispositifs décrits dans le brevet français 81 01035 déposé le 21 janvier 1981, mais s'en distingue néanmoins en ce sens qu'elle comble certains desiderata et procure des avantages complémentaires fort appréciés des construc- teurs et des utilisateurs de poids lourds: la présente invention permet en effet d'une part de respecter l'archi- tecture générale pré-existante des roues avec leur mécanisme de transmission à engrenage réducteur de vitesse et d'autre part de se dispenser des opérations délicates de forage de canaux en principe relativement longs et étroits pour assurer les connexions hydrauliques fonctionnelles du frein. Cette architecture générale est rappelée sché- matiquement sur la vue synoptique de la figure 1 des dessins annexés o l'on a représenté en perspective l'ensemble du mécanisme monté, comme à l'accoutumée, à l'intérieur d'une jante de roue J d'un véhicule avec l'engrenage réducteur de vitesse R situé en bout du pont P c'est-à-dire du côté externe de la roue J. Conformément à la présente invention, sur ce même pont P mais cette fois du c 8 té interne de la roue J. est situé l'ensemble de freinage opérant au moyen d'une pluralité de modules élémentaires distincts D par exemple au nombre de quatre, dans l'exemple illustré répartis en barillet dans un bloc B monté sur la trompette 1 du pont P, chaque module D étant constitué d'un bottier autonome de frein à disques multiples juxtaposés, complet en soi, sous commande hydraulique conjuguée S. Selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, l'un des modules D, de préférence celui désigné par Dl et situé au niveau le plus bas de la répartition en barillet, sera équipé au surplus d'une pompe de circulation P servant au refroidissement de l'en- semble du frein. Ainsi, comme on peut le voir clairement, le frein faisant l'objet de la présente invention est disposé du coté interne de la roue J laissant l'engrenage réduc- teur R à sa place habituelle: du cfté externe de celle-ci. En outre, le bottier de chaque module D est fermé par un couvercle démontable donnant, lorsqu'il est ôté, accès direct à la juxtaposition des disques de freinage logés dans le bottier, sans pour autant perturber ni le réduc- teur R ni le système de commande hydraulique de freinage S. Il suffit de prévoir des couvercles de diamètre supérieur à celui des disques, pour que ceux-ci puissent être aisé- ment retirés ou introduits par les ouvertures béantes ainsi découvertes. Comme on le comprendra mieux dans la suite, une telle disposition, de par sa conception modulaire, per- met une adaptation rationnelle du point de vue des circuits de commande à des exigences très diverses et ce d'une ma- nière particulièrement souple. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, La figure 1 est une vue synoptique dont il a été fait état dans le préambule ci-dessus. La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 représente une variante de module appropriée à la réalisation d'un freinage de parking ou de secours en cas de panne hydraulique. La figure 4 représente une autre variante de module appropriée à l'exécution de deux fonctions indépen- dantes: l'une étant un freinage de parking ou de secours en cas de panne hydraulique, l'autre un freinage de service. Les figures 5, 6, 7 et 8 représentent à titre d'exemple des schémas de différents types de réalisations de circuits de commande de freins de service et de freins de parking et de secours, aisément permises par la concep- tion du frein suivant l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la trompette 1 du pont P du véhicule supporte, par l'in- termédiaire de roulements coniques 2 et 3, le moyeu 4 du réducteur R sur lequel viennent se fixer une couronne dten- grenage 5 ainsi que le flasque 6 de la jante de roue J. Chaque dispositif modulaire de frein à disques D, Dl constitue un bottier ayant un carter fixe 7 rapporté sur la trompette de pont 1 au moyen de vis 15 et auquel viennent se fixer des couvercles 13 et 14 à l'aide de vis 18 Un capot 8 du bloc B est centré et fixé par des vis 19 sur les carters 7 L'étanchéité vers l'extérieur est assu- rée par un joint tournant 20 et un joint plat 21. De son côté, le système de commande hydraulique Sactionnés par exemple par la pédale de freinage du véhi- cule, aboutit aux pistons 17 des bot Iers de frein tels que D, Dl dont le coeur est constitué d'une juxtaposition im- briquée de disques rotatifs porte-garniture 12 coulissant dans les cannelures d'arbres cannelés 9 et 24, et de disques fixes 16 coulissant sur des cannelures du carter 7 Ainsi, lorsque le système de commande hydraulique S actionne les pistons 17, les disques fixes 16 et les disques rotatifs porte-garniture 12 viennent se presser les uns contre les autres et contre le fond du carter 7. Les arbres cannelés 9 et 24, centrés par des roulements 10 dans le capot 8 et par des roulements 22 dans les couvercles 13 et 14, sont entratnés en rotation par des pignons 11 montés sur les cannelures des arbres 9 et 24. Les pignons 11 sont entraînés à leur tour par la couronne dentée 5 fixée sur le moyeu 4 par des vis 23, Le système de refroidissement des disques 12- 16 des bottiers D, Dl, est constitué de canaux d'écoule- ment 25 et 28 ménagés dans les carters 7, de tubes de liaison extérieurs 29 et 30, d'un ensemble de pompage-T utilisant comme liquide de refroidissement l'huile de pont qui est mise en communication avec le frein par des ouver- tures 32 du moyeu 4 et le roulement 3, L'ensemble de pompage T peut être d'un type quelconque: celui décrit ici est un système turbo-pompe qui aspire l'huile de pont par le canal 25 et la tuyauterie 29 à l'aide de la turbine 26 centrée dans le couvercle 14 par un roulement 31 et entraînée par un accouplement 27. L'huile est refoulée dans les canalisations 30 et les ca- naux 28; elle refroidit les disques fixes 16 et les disques rotatifs porte-garniture 12 des autres bottiers D, et retourne dans le pont par les trous 32 du moyeu 4 et par le roulement 3 La circulation dthuile à l'intérieur du frein est assurée en permanence par la pompe de circu- lation T aussi bien pendant l'action de freinage qu'en dehors de celle-ci La pompe de circulation dthuile T est incorporée au module Dl situé au niveau le plus bas du frein, en dessous du niveau d'huile du pont servant de réservoir, afin d'assurer convenablement et en perma- nence son alimentation en huile. On notera que les divers bottiers-modules de frein à disques D, Dl qui sont disposés du coté interne de la roue J, sont accessibles sans démontage de celle-ci ni du réducteur R situé du cité externe Les garnitures de friction des disques 12 peuvent être changées après avoir 8 té les couvercles 13, 14, ce qui permet d'accéder librement aux disques de freinage et de les extraire par translation axiale ou les remettre en place par la même voie. On remarquera en outre que les modules D et Dl sont pour l'essentiel analogues et interchangeables: le module Dl ne se distingue pratiquement du module-type D que par la substitution, au simple couvercle 13 de ce der- nier, du couvercle plus élaboré 14 qui incorpore le sys- tème turbo-pompe de circulation T. Il est de même possible d'adapter aux modules D d'autres couvercles aménagés en vue de permettre des fonc- tions accessoires de freinage, en alternative ou en sus de la fonction courant dite de service. Ainsi notamment, si l'on veut disposer d'un frein de parking ou de secours (en cas de panne du cir- cuit hydraulique), on remplacera le couvercle 13 de la figure 2 par la variante de module D 2 qui est représentée sur la figure 3 o les mêmes chiffres de référence dési- gnent les mêmes pièces et qui est adapté comme frein à serrage mécaniquepar ressort et desserrage hydraulique par pression. Dans cette variante de la figure 3, au carter primaire 7 du bottier de base est fixé un carter secon- daire 100 muni d'un raccord 108 recevant une pression hy- draulique p Dans ce carter secondaire 100 est monté un cylindre 104 solidaire d'un flasque annulaire 104 A et muni d'un écrou terminal 103 formant butée de fin de course pour un piston 101 sur ltextrémité opposée duquel se visse une bague annulaire 105 Entre les deux organes annulaires 104 A et 105 solidaires respectivement du cy- lindre 104 et du piston 101 sont empilées des rondelles- ressorts 102, le piston 101 étant arrêté en rotation par rapport au cylindre 104 par un pion 109 fixé dans ce der- nier. Le corps du module de freinage D 2 étant tou- jours constitué par la juxtaposition imbriquée des disques rotatifs porte-garniture 12 et des disques fixes 16, le fonc- tionnement de ce module D 2 s'effectue comme suit: Lorsque la pression p est établie dans le système de commande hydraulique aboutissant à l'orifice 108, elle pousse le piston 101 en butée contre l'écrou 103, comprimant les rondelles-ressorts 102 entre le flasque 104 A du cylindre 104 et la bague 105 servant au réglage de la précontrainte des rondellesressorts 102 Le frein est alors libéré ou desserré Pour l'actionner, il suffit de faire chuter la pression p entre le piston 101 et le flasque 104 A, provoquant le serrage des disques fixes 16 et des disques rotatifs porte-garniture 12, grâce à la détente des rondelles élastiques 102. Le rattrapage d'usure du système est réalisé en vissant le cylindre 104 dans le carter 100. L'étanchéité contre la boue et l'humidité est assurée par un racleur 106 et un bouchon 107. On notera que la mise en oeuvre du freinage par ce module D 2 implique une chute de la pression hydrau- lique p qu'elle soit délibérée (freinage de parking) ou accidentelle (freinage de secours) Par contre, le module D 2 ne permet pas le freinage courant ou de service des modules précédents D et Di de la figure 2 sous l'action du système de commande hydraulique S. Si l'on souhaite pouvoir disposer de l'inté- gralité des fonctions de freinage de service d'une part et de parking ou secours d'autre part, on aura recours à une autre substitution au couvercle 13 du module D, aboutissant à la variante de module D 3 représentée sur la figure 4 o au carter primaire 7 du bottier de base est fixé un carter secondaire 200 muni de deux raccords 209 et 210 recevant respectivement la pression p de parking ou secours et celle du système de commande hydraulique de service S, le coeur du module de freinage étant toujours constitué par l'imbrication des disques rotatifs porte- garniture 12 et des disques fixes 16. Lorsque la pression de desserrage du frein de parking est établie entre le piston 201 et le carter 200 par le système de commande hydraulique p aboutissant à l'orifice 209 dans la chambre 207, elle comprime les rondelles-ressorts 202 en butée contre la cale 203, elle- même en appui sur l'écrou 204 servant au tarage initial des rondellesressorts 202 Le frein de parking est alors libéré. La vis 205 sert au rattrapage d'usure du jeu de fonctionnement entre le piston 206 et les disques fixes 16 et mobiles 12 Le piston 206 coulisse dans le carter 200 ainsi que le piston 201; il est arrêté en rotation par le pion 211 positionné dans le carter 200. Pour actionner le frein de parking, il suffit de faire chuter la pression p entre 201 et 200, provoquant le serrage des disques fixes 16 et des disques rotatifs porte- garniture 12, grâce à la détente des rondelles-élastiques 202. Lors de l'utilisation du frein de service, la pression est établie dans la chambre 208 par l'action de la commande hydraulique S aboutissant à l'orifice 210, provoquant le déplacement du piston 206 qui serre les disques fixes 16 et les disques mobiles porte-garniture 12, provo- quant ainsi le ralentissement du véhicule. Il est aisé de voir que la fonction frein de service et la fonction frein de secours et de parking sont assurées par le même module D 3 d'une façon tota- lement indépendante. La conception modulaire du frein qu'on vient de décrire permet d'envisager son application adaptée à des exigences de circuits de commande variés. Les montages qui seront décrits ci-après sont donnés à titre d'exemple, étant entendu que tout autre combinaison pouvant 9 tre imaginée rentre dans le cadre de l'invention dès lors qu'elle fait appel à cette conception modulaire. La figure 5 représente schématiquement un frein comportant quatre modules tels que D, Dl à commande hydrau- lique reliés tous ensemble à un même système de commande hydraulique S d'un type connu (comme dans l'exemple des figures 1 et 2), tandis que la figure 6 représente un frein du même genre mais à double circuit hydraulique de freinage Si et 52. La figure 7 représente un frein comportant trois modules D, Dl à commande hydraulique et un module D 2 suivant la variante de la figure 3 On voit que les trois premiers sont reliés à un circuit de commande hydraulique S tandis que le module D 2 est relié à un circuit de commande p. La figure 8 représente un frein comportant-deux- modules D, Dl à commande hydraulique et deux modules D 3 sui- vant la variante de la figure 4 On voit que dans l'exemple représenté, les quatre modules sont actionnés par un double circuit hydraulique de commande Si et 52, tandis que les deux modules D 3 le sont également par un circuit hydrau- lique de commande p. Il va d'ailleurs de soi que les modes de réa- lisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif multi-disques de freinage de véhicule, notamment de poids lourd, destiné à ttre monté en bout de pont (P) du véhicule, à l'intérieur d'une jante de roue (J) de celui-ci, à proximité d'un engrenage réducteur de vitesse (R) normalement logé lui aussi dans ladite Jante (J), caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules élémentaires distincts interchangeables (D) constitués chacun d'un bottier autonome complet en soi opérant au moyen d'une juxtaposition de disques imbriqués ( 12, 16) pouvant coulisser axialement les uns par rap- port aux autres sous l'action d'une commande de serrage adéquate, ces disques pouvant avantageusement en outre être refroidis par un liquide circulant dans un circuit fermé ( 30). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules de freinage (D) sont répartis en barillet dans un bloc fixe (B) monté sur la trompette ( 1) du pont (P). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'engrenage réducteur de vitesse (R) étant situé du côté externe de la jante de roue (J), les modules de freinage (D) sont disposés du c té interne de celle-ci et accessibles depuis l'intérieur du train de roulement du véhicule la revendication 4 Dispositif selon/1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les divers modules (D) sont pour l'essentiel ana- logues les uns aux autres et comportent notamment un même carter ( 7) entourant une même juxtaposition de disques de freinage ( 12, 16) avec leur mécanisme d'entratnement ( 5, 11, 9/24), ces divers modules ne se distinguant éventuelle- ment les uns des autres que par l'aménagement spécial d'un couvercle amovible ( 13, 14, 100, 200) venant se fixer en bout dudit carter ( 7). 5 Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le couvercle ( 14) de l'un des modules (D 1) est équipé d'une pompe de circulation (T) servant au refroi- dissement par liquide de l'ensemble des modules (D) grace à une canalisation adéquate ( 30). 6, Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que ledit module (D 1) à pompe de circula- tion (T) est, de tous les modules (D), celui qui est situé au niveau le plus bas, afin de se trouver au-dessous du niveau d'huile du pont (P). 7 Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le couvercle ( 100, 200) de l'un des modules (D 2, D 3) est équipé d'un poussoir ( 105, 206) de commande des disques de freinage ( 12, 16), ce poussoir, sollicité par un ressort ( 102, 202), étant normalement maintenu par une pression (p) en position effacée de desserrage des disques ( 12, 16), avec ledit ressort ( 102, 202) bandé, l'agencement étant tel que ledit poussoir ( 105, 206) vienne en position active de serrage des disques ( 12, 16) sous l'action dudit ressort ( 102, 202) en cas de chute de ladite pression (p), qu'elle soit délibérée (freinage de parking) ou acciden- telle (freinage de secours). 8 Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le couvercle ( 200) de l'un des modules (D 3) est en outre agencé pour que ledit poussoir ( 206) passe de sa position effacée de desserrage des disques ( 12, 16) à sa position active de serrage de ceux-ci, sous l'action d'une commande hydraulique (S) mise en oeuvre par le conducteur du véhicule (freinage de service) et indépendante de la- dite pression (p). 9 A titre de produit industriel nouveau, un module de freinage (D, D 1, D 2, D 3) à juxtaposition de disques imbriqués ( 12, 16) mobiles axialement les uns par rapport aux autres sous l'action d'une commande de ser- rage adéquate (S, p), ce module étant destiné à être in- corporé au dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes.