Brevet FR2541401A1 — publié le 19840824

La présente invention, concernant le freinage des véhicules, est plus spécifiquement relative à un dispositif d'actionnement d'un frein, en particulier d'un frein à disque à garniture complète, qui comprend: un boitier, pourvu de moyens de fixation pour le fixer à un carter de frein ou à une pièce analogue, et un organe capable de fournir de l'énergie, qui com- porte une partie se logeant dans le boitier et axiale- ment déplaçable par rapport à lui. Les freins à disque à garniture complète sont par exemple prévus dans les tracteurs agricoles, géné- ralement comme partie constitutive d'un équipement de frein de direction, dans lequel les freins des roues arrière peuvent être actionnés au choix, ensemble pour le ralentissement du véhicule ou isolement pour soute- nir une manoeuvre de direction O Dans de tels équipements les freins sont habituellement disposés entre le dif- férentiel et chacune des transmissions montées en avant de la roue arrière correspondante, dans une position difficilement accessible Chacun de ces freins comporte un carter qui renferme une paire de disques de frein, pourvus de garnitures de freinage, ainsi qu'une paire, disposée entre ceux-ci, de disques de pression pouvant s'écarter les uns des autres Habituellement le degré d'usure des garnitures de frein ne peut être surveillé que de façon indirecte, à cause du fait que l'écartement entre les disques de pression mutuellement écartés, qu'on appelle intervalle d'écartement, est mesuré, au travers d'une ouverture d'inspection dans le carter du frein, au moyen d'un calibre Mais l'intervalle d'écartement dépend non seulement du degré d'usure des garnitures de freins, mais aussi des tolérances de fabrication du car- ter de frein et des disques de Pression Pour les freins d'une série on ne peut tenir compte de ces tolérances que si un intervalle d'écartement est fixé avec un degré élevé de fiabilité, pour lequel les garnitures de frein ne sont cert ement a comolètement usées, mgme avec des combinaisons de tolérances défavorables Cependant -l'observance d'un intervalle d'écartement hautement fiable de ce genre, choisi avec prudence, conduit à ce qu'en moyenne les freins soient démontés inutilement tÈt pour remplacer les disques de freins - Lans les tracteurs agricoles et machines de trac- tion semblables, le démontage des freins est très com- pliqué et prerd beaucoup de temps, à cause de leur dis- position habituelle entre le différentiel et chacune des transmissions de roue arrière Lorsqu'il s'avère alors qu'en réalité les garnitures de frein auraient pu continuer à être utilisées pendant encore assez longtemps, cela entraîne assez facilement qu'à l'avenir dans des cas semblables on ne tienne plus compte de l'intervalle d'écartement prescrit par le fabricant et qu'on néglige alors qu'avec un autre frein et par suite d'autres combinaisons de tolérances l'intervalle d'é- cartement hautement fiable ne soit alors atteint que lorsque les garnitures de frein doivent être remplacées de toute urgence Egalement l'accès difficile aux ou- vertures d'inspection des freins conduit facilement d'après l'expérience, à ce que l'intervalle d'écarte- ment ne soit pas surveillé dans les délais d'inspection prescrits. Tp maintenance des freins se limite souvent à ré- gler de temps en temps le jeu des freins dans l'air. Ceci s'effectue habituellement, pour les freins à dis- que à garniture complète, sur le dispositif d'actionne- ment Habituellement leur organe fournissant de l'éner- gie est une tige de traction dont une extrémité est reliée à une paire de leviers articulés sur les disques de pression et dont l'autre extrémité, se logeant dans le boîtier du dispositif d'actionnement, présente un filetage et s'appuie par l'intermédiaire d'un écrou sur un organe d'i ctionnement qui est généralement un piston hydraulique La possibilité de réduire de ma- nière simple le jeu du frein dans l'air à sa valeur nominale par réglage de l'écrou à l'intérieur du dis- positif d'actionnement facilement accessible conduit à négliger, ainsi que le montre l'expérience, la sur- veillance de l'état d'usure des garnitures de freins. Mêtme si des problèmes du genre décrit se mani- festent surtout avec les freins à disques à garniture complète,il existe cependant également avec d'autres freins/comportant des garnitures de frein, qui ne sont pas accessibles sans difficulté, le risque qu'on sur- veille insuffisamment l'usure de la garniture C'est pourquoi, surtout pour les freins à tambour et les freins à disque à garniture partielle, il existe de nombreux dispositifs de surveillance électrique, par exemple de tels dispositifs qui comportent un conduc- teur directement noyé dans une garniture de frein, le- quel devient exposé à nu, en cas d'usure prononcée de la garniture, à la suite de quoi un circuit électrique est fermé et un signal d'alerte est produit (brevet allemand 2 450 761 A 1). De plus il est connu (brevet allemand 1 942 167 A 1) de surveiller indirectement, avec un frein à disque à garniture partielle comportant une selle guidée de fa- çon flottante sur un support de frein fixe, le degré d'usure d'une mâchoire de frein pouvant être actionnée par cette selle, en surveillant le déplacement de la selle au moyen d'un dispositif palpeur électrique Celui- ci comporte un boitier tubulaire vissé dans le support de frein, dans lequel un palpeur est guidé parallèle- ment à l'axe du disque de frein correspondant et ainsi parallèlement à la direction de décalage de la selle qui est précontraint-par un ressort dans la direction vers une extrémité d'un étrier fixé à la selle et qui empêche les mâchoires de frein de se dégager Dans un perçage axial du palpeur un boulon est guidé et s'appuie nar l'intermédiaire d'un ressort - atr le fond du perçage Un contact, écarté axialement de ce boulon, est fixe a un couvercle du bottier Lorsque l'étrier mentionné fait avancer, à l'intérieur du boîtier, en cas d'usure prononcée de la mâchoire de frein pouvant être actionné par la selle, le palpeur, au-delà d'une distance déterminée, ce palpeur pousse le boulon con- tre le contact, ce qui ferme un circuit électrique. Il-est vrai que ce dispositif indicateur connu facilite la surveillance de l'état d'usure de la mâ- choire de frein pouvant être actionnée par la selle; mais les problèmes de tolérances exposés à titre d'exem- ple en relation avec les freins à disque à garniture complète restent non résolus, car les tolérances de fabrication des différentes parties constitutives du dispositif de surveillance elles-mêmes, ainsi qu'aussi les tolérances de leur disposition sur le carter de frein et de la disposition de l'étrier sur la selle ne peuvent être équilibrées Par ailleurs ce dispositif indicateur connu exige une importante complication complémentaire de fabrication. L'invention a pour objet de rendre plus sare la surveillance de l'état d'usure des garnitures d'un frein, en particulier, d'un frein à disque à garniture com- plète, avec une minime complication technique de la fa- brication. Ce résultat est atteint, conformément à l'invention grâce au fait qu'avec un dispositif d'actionnement du genre décrit dans l'introduction: l'organe fournissant/l'énergie présente, sur sa partie logée dans le bottier, une surface de butée, un élément de raccordement est fixé dans le boitier avec un écartement axial réglable vis à vis de la sur- face de butée, et on dispose entre la surface de butée et l'élément de raccordement un élément interm-diaire, déplaçable avec résistance élastique, qui ferme un circuit électrique par l'intermédiaire de l'élément de raccordement lorsque l'organe fournissant de l'énergie s'est écarté, par rap- port à une position d'actionnement initiale, d'une dis- tance prédéterminée. Ainsi le dispositif d'actionnement selon l'in- vention est en même temnps constitué comme un dispositif de surveillance On surveille la position de la surface de butée, disposée dans le bottier, de l'organe four- nissant de l'énergie; cette position se modifie lorsque l'usure des garnitures de frein croit La position de la surface de butée dépend également en fait des tolé- rances de fabrication de l'organe fournissant de l'é- nergie et éventuellement d'autres parties de construc- tion du frein et du dispositif d'actionnement; mais l'influence de telles tolérances de fabrication peut être écartée une fois pour toutesaprs l'assemblage du frein et après avoir monté le dispositif d'actionnement en réglant l'élément de raccordement de façon correspon- dante Dès que ceci est effectué, l'usager peut être sûr que le circuit électrique sera fermé, et ne sera fermé seulement avec émission d'un signal correspondant, que si les garnitures de frein arrivent au bout de leur durée d'utilisation Grâce à l'invention, les dis- positifs d'actionnement connus du genre exposé dans l'introduction peuvent être équipés avec peu de compli- cations et, si cela est souhaité, également encore après coup pour constituer des dispositifs de surveillan- ce. Des aspects utiles de l'invention seront exposés par la suite - Dans ce qui suit on trouvera des exemples de réa- lisation de l'invention, donnés à titre d'exemplesavec référence aux dessins schématiques, avec d'autres dé- tails Parmi ces dessins: les figures 1 à 4 chacune en coupe axiale, montrent quatre exempes de ralisation différents d'un disoo- sitif 'actionnement selon l'invention. Les Dispositifs d'actionnement représentés sur les figures 1 à 4 conviennent pour des freins de genres divers, mais surtout pour des freins à disque à gar- niture complète Chacun de ces dispositifs d'actionne- ment comprend un boitier 12 en métal équipé de moyens de fixation 14 ayant la forme d'une bride avec des trous de traversée pour y placer des vis de fixation Dans le boitier 12 il est pratiqué un perçage 16, comportant um gradin 18 et dans lequel débouche une entrée de fluide sous pression 20 Le passage à gradin 16 sert de guidage pour un piston à gradin creux 22, traversé axialement par un organe 24 fournissant de l'énergie sous la forme d'une tige de traction. -'organe 24 comporte une partie filetée 26, dispo- sée à l'intérieur du boîtier 12 et en partie à l'inté- rieur du piston à gradin 22, ladite partie 26 présen- tant une surface frontale 28 Sur la partie 26 il est vissé un écrou 30 qui s'appuie, par l'intermédiaire d'un disque annulaire 32 à contour sphérique, sur le piston à gradin 22 Extérieurement au piston à gradin 22, l'or- gane 24 fournissant de -'énergie est rendu étanche vis- à-vis du bottier 2 par un soufflet 34 et relié de manière usuelle et non représentée -ux disques de pression ou pièces analogues du frein correspondant. Sur le bottier 12 il est vissé une coiffe 36 en matière synthétique électriquement isolante et fermée de manière étanche par une bague torique 38 La coiffe 36 présente, à son extrémité écartée du boîtier 12, un épaulement 40 qui présente un six pans extérieur destiné a recevoir une clef de vissage pour le serrage et le odesserra de la coiffe 36. tour autant que la description s'arrête là, les dispositifs d'actionnement représentés sur les figures 1 à 4 sont les mêmes que les dispositifs d'actionne- ments usuels pour freins à disque à garniture com- plète. Dans le dispositif d'actionnement représenté sur la figure 1, la surface frontale 28 de la partie 26 de l'organe 24 fournissant de l'énergie constitue une surface de butée L'épaulement 40 comporte un perçage axial dans lequel on a vissé un élément de raccordement 42 ayant la forme d'une vis métallique L'élément de raccorde- ment 42 est fixé par un contre-écrou 44 dans sa position choisie et, à l'intérieur du volume délimité par la coif- fe 36, il porte un élément intermédiaire 46 ayant la forme d'un ressort hélicoïdal en métal qui comporte une première spire plus étroite qui repose dans une rainure annulaire 48 ménagée à l'extrémité de l'élément de rac- cordement 42. Entre l'épaulement 40 et le contre-écrou 44, éga- lement en métal, une cosse de c Able 5 Oest serrée L'élé- ment de raccordement 42 est relié,par l'intermédiaire de cette cosse 50 et d'un conducteur 52 qui lui est fixé, à une lampe d'alerte 54 et/ou à un dispositif d'alerte acoustique qui est lui-même relié par l'intermédiaire d'une source de courant 56, par exemple une batterie habituelle de voiturerà la masse du véhicule correspon- dant, avec lequel le boîtier 12 est également relié é- lectriquement. Lorsque le dispositif d'actionnement représenté sur la Figure 1 est monté sur le frein correspondant, l'é- crou 30 est réglé de façon à maintenir le piston à gra- din 22 appliqué contre le gradin 18, le frein n'étant pas actionné cômme représenté Ensuite le frein est actionné à titre d'essai, en faisant passer du liquide de frein sous pression par l'entrée 20 de fluide sous pression, ce qui fait que le piston à gradin 22 est écarté du gra- din 18 et entraîne l'organe 24 fournissant de l'énergie, par exemple jusqu'à ce que la surface de butée 28 se trou- ve dans le plan A indiqué par une ligne en trait mixte. Ui act'o -e t f rein oe poursu t, l'é vnt dea raccóodement 42 est avancé ô l'intdrieur de la ó-iife 36 ju rîulà ce que ll_JLérent irtermédiaire 46 entre en contact avec la surface de bu $e 28, ce qui ferme un circuit, à partir de l'organe 24 fournissant de l' ner- Eie, par l'intermédiaire de l'éllment intermédiaire:s de l''lément de raccordement 42, du cgble 52, de la lam- pe d'alerte 54 et de la source de courant 56 jusqu'à la mas:e 58, et par suite la lampe d'alerte 54 s'allume On déplace alors l'é 11 ment de raccordement 42 vers l'exté- rieur, précisément d'une distance b qui dépend de l'épais- seur utile des garnitures de frein et suivant le rapport de la transmission du frein corresrondant L'organe 24 de furniture d'énergie peut alors se deplacer au cours de la dure d'usage des garnitures de frein, à partir d'une position d'actionnement dans laquelle la surface de butée 28 se trouve dans le plan A, de la distance b pour parvenir dans une position d'extrémité dans laquelle la surface de butée 28 se trouve dans un plan C o elle touche à nouveau l'élément intermédiaire 46 et referme le circuit C'est alors le témoignage que les garnitures de frein doivent être changées. Le dispositif d'actionnement selon la figure 2 se distingue de celui représenté sur la figure 1 par le fait que l'élément de raccordement 42 est un tube métal- lique qui peut, être déplacé axialement dans le talon 40 de la coiffe 36 et est fixé par l'intermédiaire d'un gou- jorn fileté 60 C qui comporte, au voisinage de son extré- mité inférieure, une moulure annulaire 62 Dans la mou- lure 62, repose l'élément intermédiaire 46, constitué à nouveau comme ressort hélicoïdal, conducteur de 1 élec- tricité A l'extrémité superieure de l'élément de rac- cordement 42 une lisière 64 est 4 tablie; sur celle-ci on peut attacher une prise de type habituel du commerce, qui remplace la cosse 50 représentée sur la figure 1. Selon la figure 2 un manchon 66 en matière iso- lante élastomère est enfilé à partir du haut dans l'élé- ment de raccordement tubulaire 42 et maintenu dans sa position grâce au fait aue l'élément de raccordement 42 est déformé par le serrage du goujon fileté 60 Sur le manchon 66 s'appuie, à partir du bas, un élément intermédiaire, supplémentaire 68, avec élasticité, sous la forme d'une tige métallique qui est faite d'une pièce avec un élément de raccordement 70 supplémentaire entouré par le manchon 66 Sur l'élément intermédiaire supplémentaire 68 est enfilée une douille isolante 72 en élastomère qui empêche tout contact mutuel des éléments intermédiaires 4 b et 68 A l'élément de raccordement supplémentaire 70 se raccorde un conducteur supplémentaire 74 qui est relié, par l'intermédiaire d'une lampe d'alerte supplémentaire 76, à la source de courant 56 Par exemple la lampe d'alerte 76 supplémentaire est rouge, tandis que la pre- mière lampe mentionnée 54 est jaune. En cas d'usure prononcée de la garniture d'un frein équipé du dispositif d'actionnement selon la fi- gure 2, le circuit de la lampe d'alerte est fermé, comme avec le dispositif d'actionnement représenté sur la fi- gure 1, lorsque la surface de butée 28 entre en contact avec l'élément intermédiaire 46 Mais l'allumage de la lampe d'alerte ne doit être apprécié que comme signal de préparation d'alerte, par exemple dans le sens que bientôt il faudrait trouver un atelier de réparation. Lorsque l'usure de la garniture se poursuit, la surface de butée 28 atteint l'élément intermédiaire 68, ce qui fait que le circuit de la lampe d'alerte supplémentaire 76 est fermé C'est un signal d'alerte définitif qui indique qu'il est urgent de remplacer les garnitures de frein. Selon la figure 3, l'élément de raccordement 42 et l'élément intermédiaire 46 sont fabriqués d'une pièce dans une bande métallique élastique L'élément de rac- cordement 42 est scellé, sans pouvoir se déplacer axia- pmnent dans l'épaul-ment 40 de l cniffe 36 et il fait seillie vers l'extérieur seulement de la quantité néces- saire pour l'attache d'une cosse de c 9 ble ou d'une pièce analogue L'él 1 ment it rmédiaire 4 d est courbé en f orme de C, de sorte qu'il peut être comprimé élastiquement dans la direction axiale du boîtier 12 La surface de butée 28 n'est pas établie directement sur l'organe 24 de fourni- ture d'énergie, mais sur un fourreau 78 métallique Ce fourreau 78 est fendu dans la direction longitudinale et vissé sur la pièce 26 de l'élément 24 de fourniture d'é- ne-fgie, avec une précontrainte radiale qui emp&che tout déplacement de vissage non prévu Contrairement aux figures 1 et 2, la distance b n'est pas amenée, à lf va- leur nominale préfixée, par réglage axial de l'élément de raccordement 42, mais seulement grace au fait que la douille 78 est plus ou moins vissée sur l'organe 24 founissant l'énergie. La figure 4 montre une forme der 6 alisation modi- fiée par rapport à la figure 3, dans laquelle l'élément de raccordement 42 est une tige sortant au centre d'un interrupteur 80 de type usuel du commerce L'interrup- teur 80 est vissé dans l'épaulement 40 de la coiffe 36. L'élément intermédiaire 46 est disposé sur l'interrup- teur 80 suivant le même axe que celui de l'élément de racccrdement 42 et constitue son organe d'actionnement. Hors de l'interrupteur 80, deux tiges 82 et 84 font saillie vers le haut de part et d'autre de l'élément de raccordement 42 et parallèlement à celui-ci. Sur la partie 26 de l'organe 24 de fourniture d'énergie, une douille 78 est vissée, comme sur la figure 3, cette douille ayant cependant,selon la figure 4, une forme tubulaire se bloquant grâce à un filet de- vis 86 et fermée en haut par un bouchon de butée 88 en matière synthétique Le côté supérieur du bouchon de butée 88 forme la surface de butée 28 qui est associée, comme dans les formes de réalisation retrèsentées sur les figures 1 à 3, à l'élément intermédiaire 46. Sur l'interrupteur 80 on attache une prise non représentée, également usuelle dans le commerce, qui relie l'élément de butée 42 à la source de courant 56, la tige 82 à une lampe d'alerte 54 et la tige 84 à une lampe d'alerte supplémentaire 76 Le mode de fonction- nement de ce circuit correspondant à celui qui a été décrit avec référence à la figure 2. Dans toutes les formes de réalisation, la surface de butée 28 constitue une surface de référence pour connaître l'usure de la garniture L'élément inter- médiaire 46, se déplaçant élastiquement, pourrait 9 tre fixé sur l'organe 24 de fourniture d'énergie, au lieu d'être disposé sur l'élément de raccordement 2, et avoir un contact durable avec sa surface de butée 28 Par exemple, l'élément intermédiaire 46 constitué selon la Figure 1 sous forme de ressort hélicoïdal, au lieu de re- poser dans la rainure annulaire 48 de l'élément de rac- cordement 42, pourrait reposer dans une rainure annulaire correspondante de la partie 26 de l'organe 24 de fourni- ture d'énergie -Dans un tel cas le circuit sera fermé, lors d'une usure croissante correspondante de la gar- niture, en raison du fait que l'élément intermédiaire 46 vient au contact de l'élément de raccordement 42. R.SV 2 DICA Ti ON'JS 1,Ds itif d'actionnereent 'un frein, en par- ticulier d'un freon à disque garniture comnlète, com- Prenant; un boîitier ( 12) qui comporte d S moyens de fixation ( 14) pour sa fixation à un carter de frein ou à une nièce analogue et un organe ( 24), fournissant de l'énergie, qui comporte une partie ( 26) se logeant dans le bottier ( 12) et qui est mobile dans le sens axial par rapport au boitier( 12). caractérisé en ce que l'organe ( 24) fournissant de l'É- nergie présente une surface ( 28) de butée sur sa partie ( 26) se logeant dans le boîtier ( 12), un élément de raccordement ( 42) est fixé dans le boitier ( 12) avec un écartement axial réglable vis à vis de la surface de butée ( 28), et entre la surface de butée ( 28) et l'élément de rac- cordement ( 42) un élément intermédiaire ( 46) pouvant se déplacer avec résistance élastique est disposé et forme par l'intermédiaire de l'élément de raccordement ( 42), un circuit électrique lorsque l'organe ( 24) fournissant de l'énergie s'est écarté d'une distance (b) prédéterminée à partir d'une position d'actionnement initiale. 2 Dispositif d'actionnement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la surface de butée ( 28) est formée par une surface frontale de l'organe ( 24) four- nlisant de l'énergieo 3 Dispositif d'actionnement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la surface de butée ( 28) est formée par une surface frontale d'une douille ( 78) vissée sur l'organe ( 24) fournissant de l'énergie. 4 Dispositif d'actionnement selon la revendica- ti-rn 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de raccorde- ment ( 42) est une vis qui est fixée sur une coiffe ( 36) détachable du boitier ( 12), ayant le même axe que celui de l'organe ( 2 a) for 4 rrnissant de l'énergieo Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément in- termédiaire ( 46) est un ressort hélicoïdalo 6 Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire ( 46) est disposé sur l'élément de raccorde- ment ( 42). 7 o Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément in L termédiaire ( 46) ferme le circuit en formant une liaison électriquement conductrice entre l'organe ( 24) fournissant de l'énergie et l'élément de raccordement ( 42). 8 Dispositif d'actionnement selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire ( 46) est creux et enferme un élément intermédiaire ( 68) éga- lement supplémentaire et déplaçable à l'encontre d'une résistance élastique, qui forme une liaison électriquement conductrice entre l'organe ( 24) fournissant de lénergie et un élément de/raccordement supplémentaire ( 70), lorsque l'organe ( 24) fournissant de l'énergie s'est éloigné de la distance prédéterminée (b) à partir de la position d'ac- tionnement initiale ' 9 Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de raccordement ( 42) est un interrupteur électrique qui inclut l'élément intermédiaire ( 46) comme élément d'action- nement.