Brevet FR2514092A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne d'une manière générale les freins, et vise plus particulièrement ceux de ces freins dans lesquels l'organe à freiner est monté rotatif dans une chambre de freinage étanche dans laquelle il est organisé une circulation de fluide gazeux de refroidissement, en pratique air. I1 s'agit donc de freins dans lesquels les garnitures de frottement intervenant avec l'organe à freiner travaillent à sec. Le balayage de la chambre de freinage par une circulation d'air de refroidissement a pour avantage de maintenir la température à l'intérieur de celle-ci à un niveau permettant d'améliorer la durée de vie des garnitures de frottement, et/ou d'utiliser pour la constitution de celles-ci des matériaux à très faible usure et haut coefficient de frottement dans une gamme de températures déterminée. Dans le cas où ce balayage est conduit de manière à maintenir en débit permanent une légère pression à l'inté- rieur de la chambre de freinage, il a encore pour avantage d'éviter l'entrée dans celle-ci de quelconques impuretés, et, par là, de ménager tant les garnitures de frottement que les autres organes présents dans la chambre de freinage. Pour la circulation d'air ou autre fluide gazeux de refroidissement dans la chambre de freinage, celle-ci est usuellement équipée d'une entrée propre à l'introduction d'un tel fluide gazeux et d'une sortie propre à son évacuation. En pratique, à ce jour, une telle sortie est constituée par un dispositif prévu spécifiquement à cet effet, un reniflard par exemple. Par ailleurs, la chambre de freinage étant inévitablement formée entre une partie fixe du frein et une partie tournante de celui-ci, son étanchéité doit être contrôlée par au moins un joint d'étanchéité, convenablement interpo sé entre lesdites parties. Il s'agit le plus souvent d'un joint à lèvres. L'expérience montre que, en pratique, et malgré l'abaissement général de température obtenu par la circulation d'air ou de fluide gazeux de refroidissement, la température dans la zone dans laquelle est implanté un tel joint demeure suffisamment élevée pour qu'il en résulte une détérioration rapide de celui-ci1 notamment, comme cela est le cas en l'espèce, lorsque ce joint travaille à sec. I1 en est d'autant plus ainsi que, interposé entre la partie fixe du frein, qui est liée à la fusée de l'arbre de roue concerné, d'une part, et la partie tournante de ce frein, qui est liée au moyeu de la roue à freiner, d'autre part, il est inévitablement l'objet, en service, de déflexions dues à la charge sur cette roue. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant de ménager un tel joint d'étanchéité et conduisant en outre à d'autres avantages. De manière plus précise, elle a pour objet un frein du genre comportant un organe à freiner monté rotatif dans une chambre de freinage étanche dont l'étanchéité est contrôlée par au moins un joint d'étanchéité et qui, pour circulation d'un fluide gazeux de refroidissement, air par exemple, est équipée d'une entrée propre à l'introduction d'un tel fluide gazeux et d'une sortie propre à son évacuation, ce frein étant caractérisé en ce que ladite sortie est formée par ledit joint d'étanchéité. Autrement dit, aucune sortie spécifique n'est prévue pour l'air ou le fluide gazeux de refroidissement introduit sous légère pression dans la chambre de freinage, et cet air ou ce fluide de refroidissement fuit dès lors naturellement au droit du joint d'étanchéité. Il en résulte un refroidissement plus énergique de celui-ci, de nature à en augmenter considérablement la longévité. I1 en résulte également la formation, au droit du joint d'étanchéité, d'une barrière d'air ou de fluide gazeux sous légère pression, qui, outre qu'elle s'oppose à l'entrée de quelconques impuretés dans la chambre de freinage, s'oppose également à toute entrée d'eau. Une telle disposition est particulièrement avantageuse pour les véhicules appelés à traverser parfois des nappes d'eau, comme c'est le cas pour certains engins agricoles ou certains engins de travaux publics par exemple. Ainsi, suivant l'invention, le joint concerné se trouve ve présenter une étanchéité renforcée de l'extérieur vers l'intérieur de la chambre de freinage, tout en admettant une fuite systématique d'air ou de fluide gazeux de refroidissement de l'intérieur vers l'extérieur de celle-ci. Suivant un développement de l'invention, il est tiré profit de la polarisation orientée que présente ainsi un tel joint pour l'utiliser à l'évacuation des fuites d'huile prenant par ailleurs inévitablement naissance entre le moyeu de la roue concernée et la fusée de son arbre dé roue, dans l'espace annulaire lubrifié, avec roulement et joint d'étanchéité, séparant usuellement d'un organe fixe l'organe à freiner. Suivant ce développement de l'invention, un déflecteur étant prévu pour définition d'un volume de recueil pour les fuites venant donc ainsi éventuellement à sourdre dans le dit espace annulaire au droit du joint d'étanchéité corres pondant 7 des moyens de passage sont prévus pour relier le dit volume de recueil et le voisinage du joint d'étanchéité formant sortie pour le fluide gazeux de refroidissement introduit dans la chambre de freinage. Par exemple, ces moyens de passage peuvent comporter une canalisation, qui est engagée dans un perçage radial de l'organe à freiner débouchant dans un espace en liaison avec le volume de recueil, et qui s'étend jus-qu'à proximité du joint d'étanchéité formant sortie pour le fluide gazeux de refroidissement introduit dans la chambre de freinage. Quoi qu'il en soit, les éventuelles fuites d'huile amenées ainsi à proximité de ce joint d'étanchéité y bénéficient alors, de la part du fluide gazeux de refroidissement s'échappant par celui-ci, d'un effet d'entrainement les conduisant aussi à franchir ce joint d'étanchéité et à ainsi sortir de la chambre de freinage en épargnant celle-ci. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'un frein suivant l'invention, dans laquelle la fusée et l'arbre de roue correspondant ont été représentés, schématiquement, en élévation la figure 2 reprend pour partie la figure 1 et concerne une variante de réalisation la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 et concerne une autre variante de réalisation. Ces figures illustrent à titre d'exemple l'application de l'invention à un frein multidisque, cfest-à-dire à un frein dont l'organe à freiner 10 est porteur d'une pluralité de disques de frein il, au nombre de deux dans l'exemple de réalisation représenté. L'organisation générale de ce frein n'étant pas en cause, et ne faisant pas partie de la présente invention, elle ne sera pas décrite en détail ici. Seuls seront donnés ici les détails de construction nécessaires à la compréhension de l'invention. L'organe à freiner 10 est monté rotatif dans une chambre de freinage étanche 12, formée entre une partie fixe 13A du frein et une partie tournante 13B de celui-ci. La partie fixe 13A, qui forme support, est rapportée par des vis 15 sur une collerette 16 solidair-e de la fusée 17 entourant usuellement l'arbre de roue 18 concerné. Dans la forme de réalisation représentée, cette partie fixe 13A est en trois pièces, à savoir, d'un premier côté des disques de frein 11, une première pièce d'extrémité 20, par laquelle elle est rapportée par les vis 15 sur la collerette 16 de la fusée 17, une pièce intermédiaire 21, au droit de la tranche- des disques de frein 11, et, de l'autre côté de ceux-ci, une deuxième pièce d'extrémité 22. Les pièces d'extrémité 20, 22 sont reliées l'une à l'autre, de place en place, par des tirants filetés 23. Elles enserrent entre elles la pièce intermédiaire 21, qui constitue ainsi unie simple entretoise annulaire entre les pièces d'extrémité 20, 22. La pièce d'extrémité 20 constitue intérieurement, au droit des disques de frein 11, une chambre 24 à l'extrémité de laquelle est monté mobile axialement, à la manière d'un piston, un plateau annulaire de pression 25. Ce plateau annulaire de pression 25 est soumis, dans la chambre 24, à des moyens de commande, non détaillés ici, propres à le solliciter de manière contrôlée en direction des disques de frein 11. A l'extérieur de la chambre 24 il présente des oreilles 26 par lesquelles il est engagé sur les tirants filetés 23, et ainsi calé en rotation sur la partie fixe 13A du frein. Des joints d'étanchéité 28, 29 sont prévus entre lui et les parois cylindriques correspondantes de la chambre 24. La partie tournante 13B du frein comporte, outre l'organe à freiner 10, le moyeu 30 de la roue à freiner. L'organe à freiner 10 présente lui-mEme un moyeu 31, rapporté de place en place par des vis 32 sur le moyeu 30. Par un montage à cannelures 33, ce moyeu 31 porte des disques de frein 11. Ceux-ci, qui sont séparés l'un de l'autre par un disque intercalaire 34 engagé par des passages 35 sur les tirants filetés 23 et ainsi calé en rotation sur la partie fixe 13A du frein, sont chacun constitués, dans la forme de réalisation représentée, d'un voile 36 et de garnitures de frottement convenablement rapportées, par exemple par collage, sur chacune des faces d'un tel voile. En pratique, les garnitures de frottement 37 sont an nulaires, comme les voiles 36 qui les portent. Entre le moyeu 30 et la fusée 17 interviennent, de manière usuelle, dans l'espace annulaire 39, lubrifié, séparant l'organe à freiner 10 et le moyeu 30 portant celui-ci de l'organe fixe comportant la fusée 17, un roulement 40 et un joint d'étanchéité 41. Outre les joints d'étanchéité 28, 29 et 41, l'étanchéité de la chambre de freinage 12 est contrôlée par un joint d'étanchéité 42 comportant au moins une lèvre élastiquement déformable 43 interposée entre la partie fixe 13A du frein et la partie tournante 13B de celui-ci, au droit de la pièce d'extrémité 22 de ladite partie fixe 13A. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, ce joint d'étanchéité 42 est porté par un capot 45 accolé à l'organe à freiner 10, et inséré entre le moyeu31 de celui-ci et le moyeu 30 de-la roue à freiner. Ce capot 45, qui s'étend, par paliers successifs,jus- qu'au droit de la pièce d'extrémité 22 de la partie fixe 13A du frein, est ainsi rapporté sur le moyeu 30 par les vis 32 solidarisant déjà à celui-ci le moyeu 31 de l'organe à freiner 10. Par l'un de leurs bords, dit ici par commodité bord fixe 46, les lèvres 43 sont empilées avec des plaquettes intercalaires 47, et l'empilage ainsi constitué est inséré entre un épaulement 50 du capot 45 et le moyeu 31 de l'orga- ne à freiner 10. Ainsi par leur bord fixe 46, les lèvres 43 du joint d'étanchéité 42 sont, dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, liées à la partie tournante 1313 du frein. Par 1 'autre de leurs bords, dit ici par commodité bord libre 51, elles sont au contact de l'autre partie du frein, et donc, dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, de la partie fixe 13A de celui-ci. Ainsi qu'on le notera, le bord libre 51 de chaque lèvre 43 du joint d'étanchéité 42 est fléchi unidirectionnellement vers I'extérieur en direction de la partie du frein au contact de laquelle il se trouve, ce bord libre s'écartant de la chambre de freinage 12 au fur et à mesure qu'il se rapproche de ladite partie. Par ailleurs, une circulation de fluide gazeux de refroidissement est organisée dans la chambre de freinage 12. A cet effet, celle-ci est équipée d'une entrée 53 propre à l'introduction d'un tel fluide gazeux. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, cette entrée 53 est simplement constituée par un perçage de la pièce intermédiaire 21 de la partie fixe 13A du frein, sur lequel est branchée une canalisation 54 propre à son raccordement à une quelconque source de fluide gazeux de refroidissement. Une telle source de fluide gazeux de refroidissement n'a pas été représentée sur les figures. Il peut s'agir très simplement d'une source d'air comprimé, notamment dans le cas où le véhicule à équiper comporte par lui-même à bord une telle source d'air comprimé, comme c'est le cas usuellement sur les véhicules industriels, ainsi que sur les engins agricoles ou de travaux- publics. Dans le cas où le véhicule à équiper ne comporte pas par lui-même de source d'air comprimé, il peut être envisagé, pour l'alimentation en air comprimé de la chambre de freinage 12, de prévoir à cet effet un ventilateur indépendant, ou d'utiliser le ventilateur de refroidissement du moteur, en établissant une dérivation à cet effet. En variante, le fluide gazeux de refroidissement à mettre en oeuvre peut aussi bien être constitué par les gaz d'échappement du moteur, dans le cas où un traitement de ceux-ci permettrait d'en ramener la température à une valeur acceptable et de les rendre non corrosifs. Quoi qu'il en soit, la chambre de freinage 12 doit encore comporter une sortie propre a l'évacuation du fluide gazeux de refroidissement mis en oeuvre. Suivant l'invention, cette sortie est simplement formée par le joint d'étanchéité 42, compte tenu de la configuration unidirectionnelle adoptée pour les lèvres 43 de celuici. En effet, du fait de cette configuration unidirectionnelle, ou orientée, le fluide gazeux de refroidissement introduit sous légère pression dans la chambre de freinage 12 peut fuir librement entre le bord libre 51 des lèvres 43 concernées et la partie du frein au contact de laquelle se trouve ce bord libre 51. Dans la variante de réalisation illustrée par la figure 2, la partie du frein au contact de laquelle est le bord libre 51 des lèvres élastiquement déformables 43 du joint 42 en est la partie tournante 13B En effet, dans cette variante, le joint 42 est, par l'empilage du bord libre 46 de ses lèvres 43 et des--plaquettes intercalaires 47, inséré dans une gorge 60 prévue à cet effet dans la pièce d'extrémité 22 de la partie fixe 13A, en regard du capot 45, et le bord libre 51 de ses lèvres 43 est au contact d'une portée cylindrique 61 de ce dernier. Le capot 45 constituant une pièce moins directement soumise à la chaleur dégagée au freinage que la partie fixe 13A du frein, le bord libre 51 des lèvres élastiquement déformables 43, qui constitue la partie la plus sensible de celles-ci, s'en trouve avantageusement ménagé. Dans la variante de réalisation illustrée par la figure 3, le joint d'étanchéité 42 est, comme dans la forme de réalisation illustrée par la figure 1, porté par le capot 45, en étant cependant assujetti à un épaulement 62 de celui-ci par de quelconques moyens de fixation, tels que rivets 63. Mais, pour -contact avec le bord libre 51 des lèvres élastiquement déformables 43 de ce joint 42, la partie fixe 13A du frein, et plus précisément, comme précédemment, la pièce d'extrémité 22 de celle-ci, porte une bague spécifi- que 65, avec interposition d'une garniture 66 en matière isolante à la chialeur. Comme précédemment, le bord libre 51 des lèpres 43 s'en trouve avantageusement ménagé. En outre, dans cette variante, et de manière connue én soi, un déflecteur 67 est prévu pour définition d'un volume de recueil 68 pour les fuites de fluide de lubrification venant éventuellement à sourdre, par le joint d'étanchéité 41, de l'espace annulaire 39 entre le moyeu 30 et la fusée 17. Mais, suivant l'invention, des moyens de passage sont prévus pour relier ce volume de recueil 68 et le voisinage du joint d'étanchéité 42. En pratique, dans la forme de réalisation représentée, ces moyens de passage comportent une canalisation 70, qui est engagée dans un perçage radial 71 du moyeu 31 de l'or- gane à freiner 10, ménagé à cet effet entre deux cannelures de celui-ci, et qui s'étend jusqutà proximité du joint d'étanchéité 42. A son autre extrémité, le perçage 71 du moyeu 31 débouche dans un espace annulaire 72, qui, ménagé entre le moyeu 31 et le moyeu 30 à la racine du déflecteur 67, est en liaison avec le volume de recueil 68-défini par celui-ci. Ainsi, les éventuelles fuites d'huile en provenance de l'espace annulaire 39 peuvent avantageusement être évacuées par la sortie que constitue suivant l'invention le joint d'étanchéité 42. Enfin, dans la variante de réalisation illustrée par la figure 3, le disque intercalaire 34 présente annulairement, sur sa tranche périphérique de plus grand diamètre, dans la partie médiane de celle-ci, une saignée 75, et, au droit de ladite saignée 75, il porte extérieurement en saillie, sur chacune de ses faces, des ailettes 76. La surface d'échange de ce disque intercalaire 34 avec l'ambiance dans la chambre de freinage 12 s'en trouve ame- liorée, et, partant, son refroidissement. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments. REVENDICATIONS 1. Frein du genre comportant un organe à freiner (10) monté rotatif dans une chambre de freinage étanche (12) dont l'étanchéité est contrôlée par au moins un joint d'étanchéité (42) et qui, pour circulation d'un fluide gazeux: de refroidissement, air par exemple, est équipée d'une entrée (53) propre à 1'introduction d'un tel fluide gazeux et d'une sortie propre à son évacuation, caractérisé en ce que ladite sortie est formée par ledit joint d'étanchéité (42). 2. Frein suivant la revendication 1, et dans lequel le joint d'étanchéité (42) est un joint comportant au moins une lèvre élastiquement déformable(43) interposée entre une partie fixe (13A) du frein et une partie tournante(l3B) de celui-ci, ladite lèvre (43) étant liée à l'une desdites parties (13A,13B) du frein par l'un de ses bords, dit ciaprès par commodité bord fixe (46),-et ayant l'autre de ses bords, dit ci-après par commodité bord libre (51), élastiquement au contact de l'autre desdites parties (13A,13B), caractérisé en ce que, le bord libre (51) de ladite lèvre (43) est fléchi unidirectionnellement vers l'extérieur en direction de la partie (13A,13B) du frein au contact de laquelle il se trouve, ledit bord libre (51) s'écartant de la chambre de freinage (12) au fur et à mesure qu'il se rapproche de ladite partie du frein. 3. Frein suivant la r-evendicatïon 2, caractérisé en ce que, pour contact avec le bord libre (51) de ladite lèvre (43), la partie concernée du frein porte une bague (65), avec interposition d'une garniture en matière isolante (66). 4. Frein suivant l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce que la partie du frein au contact de laquelle est le bord libre -(51) de ladite lèvre (43) en est la partie tournante (13B). 5. Frein suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, un espace annulaire lubrifié (39), avec roulement (40) et joint d'étanchéité (41), séparant l'orga- ne à freiner (10) d'un organe fixe (17), un déflecteur (67) est prévu pour définition d'un volume de recueil (68) pour les fuites venant éventuellement à sourdre dudit espace annulaire (39) au droit dudit joint d'étanchéité (41), caractérisé en ce que des moyens de passage sont prévus pour relier ledit volume de recueil (68) et le voisinage du joint d'étanchéité (42) formant sortie pour le fluide gazeux de refroidissement introduit dans la chambre de freinage (12). 6. Frein suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de passage comportent une canalisation (70), qui est engagée dans un perçage radial (71) de ltor- gane à freiner (10) débouchant dans un espace (72) en liaison avec le volume de recueil (68), et qui s'étend jusqu'à proximité du joint d'étanchéité (42) formant sortie pour le fluide gazeux de refroidissement introduit dans la chambre de freinage (12). 7. Frein suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'organe à freiner (10) est porteur d'au moins deux disques de frein (11) séparés l'un de l'autre par un disque intercalaire (34), caractérisé en ce que le dit disque intercalaire (34) présente annulairement, sur l'une au moins de ses tranches périphériques, dans la partie médiane de celle-ci1 une saignée (75). 8. Frein suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, au droit de ladite saignée (75), ledit disque intercalaire (34) porte extérieurement en saillie sur chacune de ses faces des ailettes (76).