Brevet FR2587065A1 — publié le 19870313

Cylindre hydraulique à ressort accumulateur avec rattrapage de l'usure. L'invention concerne un cylindre hydraulique à ressort accumulateur avec rattrapage de l'usure, avec un piston d'ariement susceptible d'être chargé en milieu sous pression, à l'encontre de la force du ressort accumulateur, et qui est accouplé axialement et de façon réglable, à une tige de piston, à l'aide d'un dispositif de rattrapage de l'usure. L'invention a pour objet d'indiquer un tel cylindre hydraulique à ressort accumulateur qui est de constitution simple et bon marché, tout en offrant la possibilité de pouvoir prévoir, également à l'aide de moyens simples, un rappel d'urgence susceptible d'être commandé éventuellement à distance. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait qu'entre le piston d'armement et la ti- ge de piston est monté un dispositif à cylindre et à piston dont la chambre de cylindre est susceptible d'être chargée à partir de la chambre de charge du piston d'armement, par l'intermédiaire d'une soupape de retenue, que le piston d'armement est accouplé à la tige de piston à l'aide d'un premier accouplement axial à friction dont la force de friction est supé- rieure à la force d'écartement du dispositif à cylin- dre et à piston qui est susceptible d'être exercée sous l'effet de la pression du milieu sous pression et qu'entre un élément de carter fixe et la tige de pis- ton est monté un second accouplement axial à friction dont la force de friction est supérieure à la force de friction du premier accouplement à friction, dimi- nuée de la force d'écartement et dans la voie de transmission de la force duquel est prévu un accouple- ment à butée qui présente un jeu qui correspond à la course de consigne. Selon une autre forme de réalisation de l'in- vention, on peut réaliser, pour un tel cylindre à res- sort accumulateur, un rappel d'urgence simple en fai- sant en sorte que la chambre du cylindre du dispositif à cylindre et à piston soit susceptible d'être reliée avec la chambre de charge, à l'aide d'une soupape qui est commutable intentionnellement. Une commande à dis- tance du rappel d'urgence est en outre possible en faisant en sorte que la soupape soit susceptible d'être commandée à distance, en particulier, soit réalisée sous la forme d'une électrovanne à commande manuelle. D'autres formes de réalisation du cylindre hydraulique à ressort accumulateur selon l'invention sont caractérisées par le fait, - que la soupape est commutable directement; - que la tige de piston pénètre dans un perçage bor- gne du piston d'armement, la réalisation étant tel- le qu'entre les deux se trouvent un élément d'étan- chéité à action unilatérale et constituant la sou- pape de retenue et le ressort de serrage du premier accouplement à friction qui est maintenu à peu près sans jeu axial contre l'un des deux éléments -piston d'armement ou tige de piston; - que le ressort de serrage du second accouplement à friction est maintenu dans une gorge annulaire de l'élément à boitier avec un jeu axial qui corres- pond à la course de consigne; - que les ressorts de serrage se situent dans des gorges annulaires remplies avec le milieu sous S pression; - que dans le piston d'armement est ménagé un canal menant du fond du passage borgne vers la chambre de charge, lequel canal est susceptible d'être ob- turé par la soupape; - que la soupape comporte un poussoir de soupape qui est parallèle, éventuellement coaxial au piston d'armement et que ledit poussoir est monté de façon à pouvoir être déplacé dans ce dernier. Dans le dessin, on a représenté schématiquement et en coupe partielle, un cylindre à ressort accumula- teur selon l'invention. Le cylindre à ressort accumulateur qui est re- présenté dans le dessin est prévu sous la forme d'un cylindre de serrage pour un frein à disque d'un véhi- cule, étant noté que dans l'élément de bottier 1 du cylindre à ressort accumulateur, qui est essentielle- ment cylindrique et qui comporte axialement des pa- liers, est maintenu dans l'étrier de frein 2 un frein à disque qui n'est représenté que par ses éléments qui sont intéressants pour l'exposé de l'invention. La tige de piston du cylindre à ressort accumulateur se situe, avec sa pièce de tête 4 qui sort de l'élé- ment de bottier 1, contre une mâchoire de frein 5 qui est montée à coulissement dans un étrier de frein 2. A son extrémité qui est éloignée de la mâ- choire de frein 5, l'élément de boîtier 1 est fermé par un fond de boîtier 6. Entre le fond du boîtier 6 et un cylindre de serrage 7 qui est déplaçable axiale- ment et avec étanchéité dans l'élément de boîtier 1, se trouve un ressort accumulateur qui est constitué par un paquet de ressorts formés par des ressorts Belleville; bien entendu, on peut prévoir, à la pla- ce des ressorts Belleville 8, également des ressorts d'un autre genre. Le ressort de serrage ou d'armement est pourvu d'un appendice qui passe par les ressorts Belleville, appendice qui est guidé à coulissement dans le fond de boitier 6. Sur le côté qui est éloi- gné des ressorts Belleville 8 est prévue, entre le piston d'armement 7 et l'élément de boitier 1, une chambre de charge 10 qui est susceptible d'être char- gée en un milieu hydraulique sous pression, par l'in- termédiaire d'un canal 11. Du fait de l'extrémité de l'élément de bottier 1, qui est voisine de la mâchoire de frein 5, la tige de piston 3 est guidée, à l'aide d'un anneau d'étan- chéité 12, dans l'élément de boitier 1. A la suite de l'anneau d'étanchéité 12, il est prévu, dans l'élément de boitier 1, une gorge annulaire 13 qui est ouverte vers la tige de piston 3. A l'intérieur de la gorge annulaire 13 se trouve en ressort de serrage 14 qui entoure la tige de piston avec liaison à friction, mais qui présente un jeu par rapport au fond de la gorge annulaire 13. Lorsque le ressort de serrage 14 porte contre une extrémité axiale de la gorge annu- laire 13, ledit ressort de serrage 14 présente, par rapport à l'autre extrémité de la gorge annulaire 13, un jeu axial A qui correspond à la course de consigne lors du serrage du frein à disque. La tige de piston 3 traverse la chambre de charge 10 et pénètre, avec déplacement axial, dans un perçage borgne 5, ouvert vers la chambre de charge, du piston d'armement 7 ainsi que de l'appendice 9. Près de la chambre de char- ge 10, le perçage borgne 5 est élargi par un dégage- ment annulaire 16 dans lequel se trouve, avec un jeu axial aussi faible que possible, un ressort de serrage 17 qui est monté sur la tige de piston 3, également avec une liaison à friction et qui comporte un jeu par rapport au fond du dégagement annulaire 16. A la suite du dégagement annulaire 16, on a inséré dans la paroi du perçage borgne 15 un anneau d'étanchéité 18 qui étanchéifie la fente annulaire, à peine visible dans le dessin, qui se situe entre la tige de piston 3 et la paroi du perçage borgne 15, et cela seulement dans le sens de l'écoulement du fond 19 du perçage borgne 15 vers la chambre de charge 10, alors que dans le sens d'écoulement inverse, l'anneau d'étanchéité autorise un écoulement. L'anneau d'étanchéité 18 peut avantageusement être réalisé sous la forme d'un joint axial à lèvres en U, dont l'ouverture est dirigée vers le fond 19, en sorte que ces lèvres d'étanchéité agis- sent à la manière d'une soupape de retenue. La tige de piston 3 se termine près vers l'avant du fond 19 avec une surface frontale qui représente un piston , étant noté qu'entre le fond 19 et le piston 20 se situe une chambre de cylindre 21. Le fond 19 est traversé par un perçage 22 de faible section transversale, lequel perçage s'étend coaxialement à l'axe 23 du cylindre à ressort accumu- lateur, et dont l'embouchure est susceptible d'être obturée de façon étanche dans une chambre 24 qui est prévue dans l'appendice 9, par un poussoir de soupape qui est guidé avec étanchéité et parallèlement à l'axe 23, dans la section de fond de l'appendice 9. Le poussoir de soupape 25 est susceptible d'être dé- placé intentionnellement à l'aide d'un dispositif non représenté, en particulier il peut être constitué par l'organe de réglage d'une électrovanne courante, non renrésentée qui doit être bridée sur l'extrémité libre de l'appendice 9 et qui peut être pourvue d'une com- mande manuelle pour le poussoir de soupape 25. A l'état de repos, le poussoir de soupape 25 est pres- sé fermement et de façon étanche contre l'embouchure du perçage 22, dans la chambre 24. A partir des cham- bres 24, un canal 26, qui est avantageusement réalisé sous la forme d'un perçage, passe par l'appendice 9 et par le piston d'armement 7 vers la chambre de charge 10. L'élément d'étanchéité 7' qui assure l'étanchéité entre le piston d'armement 7 et l'élément de boltier 1, ainsi que l'anneau d'étanchéité 12 sont chacun à réaliser de telle façon qu'ils empêchent la sortie d'un milieu sous pression de la chambre de charge 10, alors que pour le sens inverse, ils peuvent également être réalisés de façon à être étanches et meme non étanches. Le ressort de serrage 17 représente, en liai- son avec les parois du dégagement ou détalonnage annulaire, un premier accouplement à friction 17, 16 entre le piston d'armement 7 et la tige de piston 3, accouplement qui est au moins pratiquement sans jeu dans le sens axial. Le ressort de serrage 14 représen- te avec la gorge annulaire 13 un second accouplement à friction 13, 14 entre l'élément de boitier 1 et la tige de piston 3, lequel second accouplement à fric- tion est affecté d'un jeu qui correspond au jeu A. Par leur liaison avec la chambre de charge 10, les digagements ou détalonnage annulaires 13 et 16 sont rem- plis avec du milieu hydraulique sous pression, les accouplements à friction 13, 14 et 17, 16 sont de ce fait des accouplements par voie humide avec un compor- tement à la friction, faible en usure et constant. L'embouchure du passage 22 forme, avec le poussoir de soupape 25, une soupape 22, 23. Le fond 19, le piston et la chambre de cylindre 21 forment un dispositif à cylindre et à piston 19, 20, 21 qui est susceptible d'être chargé en milieu hydraulique sous pression à partir de la chambre de charge 10 en passant par l'anneau d'étanchéité 18 qui n'est pas étanche dans ce sens de l'écoulement, et qui, lorsque le poussoir de soupape 52 est soulevé, donc lorsque la soupape 22, 55, est ouverte, et qui est susceptible d'être vidé, dans la chambre de charge 10, par l'intermé- diaire du perçage 22 et du canal 26. La force de friction du premier accouplement à friction 17, 16 est dimensionnée de telle façon que sa force de friction soit supérieure à la force qui est exercée par le piston sur la tige de piston 3, lorsque la chambre de cylindre 21 est chargée en mi- lieu sous pression, donc qui est plus grande que la force d'écartement entre le fond 19 et le piston 20. La force de friction du second accouplement à friction 13, 14 est dimensionnée de telle façon qu'elle est su- périeure à la force de friction du premier accouple- ment à friction 17, 16, diminuée de la force d'écarte- ment, sus-mentionnée, entre le fond 19 et le piston 20. Par exemple, pour une unité de force quelconque, le premier accouplement à friction 17, 16 peut avoir une force de friction de 3, le second accouplement à friction 13, 14 peut avoir une force de friction de 2,5 et la force d'écartement une friction d'une valeur de 2. A l'état neuf du cylindre à ressort accumula- teur, mais également lorsque la source du milieu sous pression est sans pression et lorsque la mâchoi- re de frein 5 ne présente pas d'usure, les éléments de l'accumulateur à ressort assument les positions qui ressortent du dessin, la tige de piston 3 étant enfon- cée au maximum vers la droite dans l'élément de boltier 1 et le piston d'écartement 7 se situant dans sa posi- tion d'extrémité gauche. Le jeu A peut alors se situer complètement du côté droit du ressort de serrage 14. Le canal 11, la chambre de charge 10, les deux dégage- ments annulaires 13 et 16, la chambre de cylindre 21, la chambre 24 et le canal 16 sont remplis avec le milieu hydraulique sous pression, mais sans pression. Si on introduit dans le canal 11 du milieu sous pression élevé, alors, du fait de la charge en pression de la chambre de charge 10, le piston d'arme- ment 7 est refoulé vers la droite en comprimant les ressorts Belleville 8, la pièce de tête 4 retenant, grâce à son appui contre l'élément de boltier 1, la tige de piston. Dans la chambre de cylindre 21 qui s'agrandit, du milieu sous pression passe le long de l'anneau d'étanchéité 18, la chambre 24 est également chargée en pression. Le piston d'armement 7 surmonte, lors de son déplacement, la force de friction du pre- mier accouplement à friction 17, 16. La force de fric- tion du second accouplement à friction 13, 14 empêche la sortie de la tige de piston 3 sous l'effet de la pression de charge du piston vers la gauche. Lorsque les ressorts Belleville 8 sont complètement comprimés, le piston d'armement 7 s'arrête. On peut maintenant, et en vue du réglage du jeu du desserrage du frein à disque, abaisser la pres- sion du milieu hydraulique sous pression, les ressorts Belleville 8 déplaçant alors le piston d'armement à nouveau vers la gauche. Le milieu hydraulique sous pression ne peut pas s'échapper de la chambre de cylin- dre 21, car aussi bien l'anneau d'étanchéité 18 que la soupape 22, 25 s'y opposent. La tige de piston est de ce fait entrainée par le piston d'armement 7, la force de friction du second accouplement à friction 13, 14 étant surmontée et, par l'intermédiaire de la pièce de tête 4, la mâchoire de frein 5 est appliquée et pressée contre le frein à disque non représenté. La course d'application peut être supérieure au jeu A. Pour le desserrage du frein à disque qui y fait suite, il faut à nouveau établir, par le canal 11, une pres- sion élevée du milieu sous pression, grâce à quoi la tige d'armement 7 est refoulée vers la droite, en com- primant les ressorts Belleville 8. Ce faisant, le pis- ton d'armement 7 entraîne également, grâce à la force de friction du premier accouplement à flexion 17, 16, la tige de piston 3 ainsi que le ressort de serrage 14, jusqu'à ce que ce dernier, après avoir parcouru une course qui correspond au jeu A, parvienne en bu- tée contre la limitation droite de la gorge annulaire 13. La force de friction du second accouplement à friction 13, 14 retient alors, en coopération avec la charge en milieu sous pression du piston 20, la tige de piston 3, alors que le piston d'armement se déplace davantage vers la droite jusque dans sa position d'ex- trémité de droite, avec compression complète des res- sorts Belleville 8 et en surmontant la force de fric- tion du premier accouplement à friction 17, 16. Pen- dant ce déplacement, le milieu sous pression passe le long de l'anneau d'étanchéité 18 et pénètre dans la chambre de cylindre 21. A la fin de ce mouvement, le frein à disque se trouve, avec un jeu correct de desserrage, dans sa position de desserrage. Pour les freinages qui doivent suivre, la pression du milieu sous pression doit être abaissée, la force prépondérante des ressorts Belleville 8 ser- rant de façon correspondante le frein à disque. Le remplissage de la chambre de cylindre 21 avec un mi- lieu hydraulique sous pression, non compressible, assure la transmission de la force du piston d'armement 7 à la tige de piston 3. Le desserrage a lieu en sens inverse par le rétablissement de la pression du milieu sous pression. L'usure de la mâchoire de frein 5 ou d'autres éléments du frein, qui apparaît pendant les freinages, est réajustée déjà pendant ces freinages par un post-déplacement du piston d'armement 7 avec la tige de piston 3, le ressort de serrage 14 portant de façon fixe et non modifiée contre la limitation de gauche de la gorge annulaire 13, dans l'élément de boitier 1. Pour le desserrage suivant des freins, la tige de piston 3 ne subit qu'un déplacement vers la droite qui correspond au jeu A, alors que le piston d'armement 7 est déplacé jusqu'à sa position d'extré- mité droite avec compression totale des ressorts Bel- leville 8. Si la source en milieu sous pression est dé- faillante, par exemple si un tuyau de liaison, non représenté qui mène par exemple de cette source au canal, éclate, le frein à disque est serré avec une force maximale. Si l'on souhaite alors desserrer le frein à disque, il est nécessaire de procéder à un rappel d'urgence du cylindre à ressort accumulateur. Pour ce rappel du cylindre à ressort accumulateur, il faut dégager le poussoir de soupape de l'embouchure du perçage 22, par un faible déplacement vers la droite par rapport à l'appendice 9, donc ouvrir la soupape 22, 25 grâce à quoi le milieu sous pression qui se trouve dans la chambre de cylindre 21 peut s'écouler, en passant par le perçage 22, par la cham- bre 24, par le canal 26, vers la chambre de charge 10 dépourvue de pression, et la pression dans la chambre de cylindre 21 est de ce fait également supprimée. Le frein à disque se desserre, la mâchoire de frein 5 et, avec elle, la tige de piston 3 se trouvant refou- lés vers la droite jusqu'à l'application lâche de la mâchoire de frein 5 contre le disque de frein. Il faut simplement surmonter la force de friction du premier accouplement à friction 17, 16, alors que le ressort de serrage 14 du second accouplement à friction 13, 14 se déplace librement seulement dans l'écart de jeu A. Lors du décollement du poussoir de soupape 25 du perçage 22, et sous la force des ressorts Belleville 8, le piston d'armement 7 peut se déplacer vers la gauche jusqu'à atteindre sa position d'extrémité de gauche, mais ce déplacement ne gêne nullement le rappel d'urgence du cylindre à ressort accumulateur. Etant donné que le poussoir de soupape 25 peut, sans aucune difficulté, être accouplé avec une commande à distance, et être par exemple, comme cela a déjà été mentionné ci-dessus, l'élément de commutation d'une électrovanne ou peut également être susceptible de déplacement par un câble de Bowden, le rappel d'urgence du cylindre à ressort accumulateur peut être opéré à distance, à partir d'un emplacement quelconque, sans que les moyens supplémentaires à mettre en oeuvre soient im- portants. Ceci est particulièrement essentiel dans le cas o l'on utilise le cylindre à ressort accumulateur comme cylindre de serrage pour un frein à friction d'un véhicule sur rails; en cas d'un accident, il est particulièrement avantageux de pouvoir desserrer un tel frein à friction, par exemple à partir du poste du conducteur. En variante à l'exemple d'exécution décrit, il est possible de prévoir, à la place de la soupape 22, , une soupape qui est disposée en un emplacement quelconque, à l'extérieur du cylindre à ressort accu- mulateur, laquelle soupape est reliée indirectement ou directement, d'une part à la chambre de cylindre 21 et, d'autre part, avec une chambre hydraulique dépourvue de oression pendant les rappels d'urgence, par exemple un puits hydraulique, un réservoir de réserve dépourvu de pression, etc. REVENDICATIONS 1. Cylindre hydraulique à ressort accumulateur avec rattrapage de l'usure, avec un piston d'armement (7) susceptible d'être chargé en milieu sous pression, à l'encontre de la force du ressort accumulateur (8), et qui est accouplé axialement et de façon réglable, à une tige de piston (3), à l'aide d'un dispositif de rattrapage de l'usure, caractérisé par le fait qu'entre le piston d'armement (7) et la tige de piston (3) est monté un dispositif à cylindre et à piston (19, 20, 21) dont la chambre de cylindre (21) est sus- ceptible d'être chargée à partir de la chambre de charge (10) du piston d'armement (7), par l'intermé- diaire d'une soupape de retenue (anneau d'étanchéité 18), que le piston d'armement (7) est accouplé à la tige de piston (3) à l'aide d'un premier accouple- ment axial à friction (17,16) dont la force de friction est supérieure à la force d'écartement du dispositif à cylindre et à piston (19,20,21) qui est susceptible d'être exercée sous l'effet de la pression du milieu sous pression et qu'entre un élément de carter fixe (1) et la tige de piston (3) est monté un second accouplement axial à friction (13,14) dont la force de friction est supérieure à la force de friction du premier accouplement à friction (17,16),diminuée de la force d'écartement et dans la voie de trans- mission de la force duquel est prévu un accouplement à butée qui présente un jeu (A) qui correspond à la course de consigne. 2. Cylindre a ressort accumulateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de cylindre (21) du dispositif à cylindre et à piston (19,20,21) est susceptible d'être reliée la chambre de charge (10) par une soupape qui est commutable intentionnellement (22,25). 3. Cylindre à ressort accumulateur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la sou- pape (22,25) est commutable directement. 4. Cylindre à ressort accumulateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la soupape (22,25) est susceptible d'être commandée à distance et est éventuellement réalisée sous la forme d'une électrovanne commandée manuellement. 5. Cylindre à ressort accumulateur selon une ou plusieurs des revendications précédentes, carac- térisé par le fait qu'au moins l'un des accouplements à friction (13,14; 17,16) comporte un ressort de serrage (14;17) qui entoure la tige de piston (3). 6. Cylindre à ressort accumulateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la tige de piston (3) pénètre dans un perçage borgne (9) du piston d'armement (7), la réalisation étant telle qu'entre les deux se trouvent un élément d'étanchéité (18) à action unilatérale et constituant la soupape de retenue et le ressort de serrage du premier accouplement à friction (17,16)qui est maintenu à peu près sans jeu axial contre l'un des deux éléments - piston d'armement (7) ou tige de piston (3). 7. Cylindre à ressort accumulateur suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le ressort de serrage (14) du second accouplement à friction (13, 14) est maintenu dans une gorge annulaire (14) de l'élément de boltier (1) avec un jeu axial qui correspond à la course de consigne. 8. Cylindre à ressort accumulateur selon les revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que les ressorts de serrage (14,17) se situent dans des gorges annulaires (13,16) remplies avec le milieu sous pression. 9. Cylindre à ressort accumulateur selon les revendications précédentes prises en combinaison, caractérisé par le fait que dans le piston d'armement (7) est ménagé un canal (26) menant du fond (19) du passage borgne (9) vers la chambre de charge (10), lequel canal est susceptible d'être obturé par la soupape (22,25). 10. Cylindre à ressort accumulateur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la soupape (22,25) comporte un poussoir de soupape (25) qui est parallèle, éventuellement coaxial au piston d'armement (7) et que ledit poussoir est monté de façon à pouvoir être déplacé dans ce dernier.