Brevet FR2523245A1 — publié le 19830916

Dispositif de freinage. La présente invention concerne un dispositif de freinage, frein à chaîne notamment pour une tronçonneuse, comportant un corps de freinage métallique, collier de frein notamment, et un tambour de frein également métallique formant des corps de frottement avec des surfaces frottantes corres- pondantes. Sur un dispositif connu de ce genre, le corps de freinage est un collier de frein composé en acier de traitement au carbone, le tambour de frein étant constitué par un acier feuillard au carbone L'effet de freinage d'un tel disposi- tif peut être réduit par la présence d'un lubrifiant entre les surfaces frottantes, ce lubrifiant formant un film d'huile qui diminue le coefficient de frottement entre les deux corps en contact. La présente invention vise à créer un dispositif de ce type annulant l'effet d'un film d'huile entre les surfaces frottantes. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un corps de frottement au moins se compose, dans la zone de sa surface frottante du moins, d'un matériau résistant à la transformation en structure martensitique. Si l'une des surfaces frottantes au moins des corps en con- tact se compose d'un matériau métallique non transformé en structure martensitique au cours du freinage (martensite engendrée par friction), la réduction de l'effet de freinage par un film lubrifiant peut être parfaitement évitée Par suite de l'effet d'adhérence et/ou tendance au grippage importants, présentés par ces matériaux, le soudage des deux corps de frottement au cours du freinage est tel que le film lubrifiant reste sans effet Le freinage est suivi d'un cisaillement de ces corps Des forces d'adhérence parti- culièrement élevées apparaissent sur des matériaux présentant un réseau cubique à faces centrées, tels que l'acier austé- nitique ou le nickel par exemple, résistant à l'oxydation et interdisant des réactions chimiques avec le film d'huile. D'autres caractéristiques de la présente invention seront mieux comprises à l'aide de la description détaillée ci- dessous et des dessins annexés, représentant un exemple de construction, dans lesquels la figure 1 est une représentation schématique d'une tron- çonneuse à chaîne portative, partiellement coupée; la figure 2 est une partie agrandie en coupe de la figure 1; la figure 3 a est une coupe agrandie de la région III de la figure 2, les surfaces de frottement 10, 11 étant en contact; la figure 3 b est une vue analogue à la figure 3 a représentant une autre forme de réalisation; la figure 4 représente une structure cubique centrée; la figure 5 représente une structure cubique à faces centrées. Les dessins représentent un frein de scie à chaîne, compor- tant un tambour de frein 1 et un collier de frein 2, qui entoure avec un jeu 14 le-tambour 1 en position de service de la scie Le tambour de frein 1 est logé dans un carter de moteur 3 d'une tronçonneuse portative Le carter enve- loppe par ailleurs dans une partie 5 un moteur d'entraîne- ment pour une chaîne, non représentée, qui tourne sur une lame 4 externe au carter Des masselottes 8, reliées à un vilebrequin 7 du moteur, sont mises en contact de frotte- ment avec un embrayage centrifuge, formé par les éléments 1 et 8, lorsque le moteur a atteint une certaine vitesse. Dans cette position, la chaîne est entralnée par un pignon menant, relié au tambour de frein 1 La tronçonneuse pré- sente en outre un étrier de protection 6 pivotant, sur lequel est monté coulissant un levier de blocage 9 Ce levier 6 est relié au collier de frein 2 par l'intermédiaire d'un levier à deux bras sollicité par un ressort 13 Lorsque l'étrier de protection 6 pivote, dans le cas par exemple o la main de l'opérateur glisse de la poignée de la scie, le collier de frein 2 est, grâce au ressort 13, bloqué sur le tambour 1 par l'intermédiaire de la timonerie 6, 9, 12, et l'entraînement de la chaîne est arrêté. Le tambour de frein 1 se compose par exemple du matériau Z St E 300 selon la fiche technique 093, de structure cubique centrée (figure 4) Il s'agit d'un acier qui se déforme bien à froid et présente une limite élastique d'au moins 300 N Imm 2. Le collier de frein 2 se compose en revanche d'un matériau métallique de structure réticulaire cubique à faces cen- trées (figure 51 La structure réticulaire d'un tel matériau reste la même lorsque ce dernier est soumis à un refroidisse- ment rapide après des températures élevées, de telle sorte qu'une transformation en structure martensitique ne peut pas se produire Un réseau d'une telle stabilité interdit la formation de martensite par friction, qui pourrait entraî- ner une réduction des forces d'adhérence entre les surfaces frottantes 10 et 11 du tambour 1 et/ou'du collier 2, et donc des coefficients de frottement, telle que l'effet de freinage en serait contrarié Les forces d'adhérence élevées du maté- riau du collier permettent une amélioration de l'effet de freinage entre les corps de frottement, tambour 1 et collier 2, telle qu'un film lubrifiant ne peut apparaître entre les surfaces frottantes Un matériau présentant un tel réseau cubique à faces centrées, résistant aux transformations mar- tensitiques, est par exemple du nickel ou un acier austé- nitique les aciers austénitiques adaptés sont, par exemple, les suivants X 5 Cr Ni 189, X 12 Cr Ni 177 et X 10 Cr Ni Mo Ti 1810 Ces matériaux se prêtent tout particulièrement à la fabrication du collier de frein 2, car ils présentent une adhérence très élevée, c'est-à-dire une forte tendance au grippage L'effet de freinage ainsi obtenu peut être encore amélioré par une structure réticulaire analogue du tambour de-frein 1 Ces matériaux interdisent par ailleurs la forma- tion de couches d'oxydes entre les corps de frottement, tam- bour et collier, si bien que les surfaces frottantes sont soumises en cours de freinage à un soudage et à un cisaille- ment alternatifs Comme aciers austénitiques, les aciers au chrome-nickel suivant DIN 17440 sont particulièrement bien adaptés, car ils présentent une très bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation, interdisant une attaque chimique d'un film lubrifiant entre les surfaces de frottement 10 et 11. Les surfaces frottantes 10 et 11 peuvent également être cons- tituées par un revêtement 10 allla du tambour de frein 1 et/ou du collier de frein 2, le tambour 1 se composant d'un maté- riau DIN Z St E 300 et le collier 2 d'un acier de traitement non allié, C 75 par exemple Ce revêtement 10 a/lla présente l'avantage de pouvoir augmenter ultérieurement les forces d'adhérence d'un tambour et d'un collier Il peut être déposé par galvanisation et se composer de nickel, cuivre ou alu- minium, le nickel présentant une résistance à l'usure plus élevée Il peut également se composer d'un alliage de nickel, d'aluminium ou de cuivre, tel que: Ni Cr 15 Fe, Al Cu Si Mn, Al Cu Mg 2 et cuivre-béryllium. Au lieu d'un revêtement 10 a/lla, les surfaces frottantes 10 et 11 du tambour de frein 1 et du collier de frein 2 peu- vent également être constituées par une garniture en forme de bande en matériau composite, le support pouvant être un acier de traitement au carbone, acier C 35 de préférence Le côté formant la surface frottante est de préférence en nickel Par rapport au dépôt, le revêtement assure une plus grande durabilité des corps de frottement, l'épaisseur de couche, de 0,5 mm environ, étant largement supérieure à celle d'un dépôt par galvanisation, qui n'est que de quel- ques d L'avantage présenté par un collier de frein en acier au chromenickel réside par ailleurs dans le fait que ce matériau assure encore un temps de serrage extrêmement satisfaisant après plusieurs milliers de freinages et est donc particulièrement adapté à des utilisations de longue durée Les deux corps de frottement peuvent enfin se composer d'un matériau avec un autre matériau cubique à faces centrées, un dépôt correspondant ou un matériau composite, interdisant une transformation en structure martensitique tant sur le tambour que sur le collier. Cette solution permet d'améliorer l'effet de freinage, de réduire le temps de serrage des freins et d'interdire de façon optimale l'apparition d'un film lubrifiant entre les surfaces frottantes Le dépôt peut être appliqué par les procédés usuels, tels que projection à chaud, galvanisation, frittage, placage, etc Revendications. 1 Dispositif de freinage, frein à cha Tne notamment pour une tronçonneuse, comportant un corps de freinage métalli- que, collier de frein notamment, et un tambour de frein métallique, qui forment des corps de frottement avec des surfaces frottantes correspondantes, caractérisé en ce qu'un corps de frottement ( 1, 2) au moins se compose, dans la -zone de sa surface frottante ( 10, 11) du moins, d'un maté- riau résistant à la transformation en structure martensitique. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau présente une structure réticulaire cubique à faces centrées. 3 Dispositif selon une des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que le matériau est résistant à la corrosion et/ou à l'oxydation. 4 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau est un acier austéni- tique, acier X 5 Cr Ni 189, X 10 Cr Ni Mo Ti 1810 et X 12 Cr Ni 177 par exemple. 5 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau est un acier au chrome-nickel. 6 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface frottante ( 10, 11) est constituée par un revêtement ( 10 a/lla) du tambour de frein et/ou du collier de frein 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé-en ce que le dépôt 10 a, 11 a) se compose d'un métal présentant une structure réticulaire cubique à faces centrées, tel que nickel, aluminium ou cuivre, de préférence. 8 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dépôt ( 10 a, 11 a) se compose d'un alliage, alliage de nickel, d'aluminium ou de cuivre de préférence, tel que: Ni Cr 15 Fe, Al Cu Si Mn, Al Cu Mg 2, alliage au béryllium. 9 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce frottante ( 10, 11) se compose d'un matériau composite, acier au carbone avec acier austénitique par exemple. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les corps de frottement ( 1, 2) se composent du même matériau. 11 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que la surface frottante ( 11) du corps de freinage ( 2) et/ou tout le corps de freinage ( 2) se com- posent du matériau cubique à faces centrées (figure 5) résistant à la transformation, le tambour de frein ( 1) étant composé d'un matériau de structure réticulaire cubique centrée (figure 4). 12 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le corps de freinage ( 2) est un collier en métal de structure réticulaire cubique à faces centrées, tel que nickel, cuivre, aluminium, alliage de nickel, d'aluminium ou de cuivre, de préférence (figure 5). 13 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le corps de freinage ( 2) est un collier en alliage, alliage d'aluminium, de nickel ou de cuivre, de préférence.