Brevet FR2585653A1 — publié le 19870206

Dispositif de freinage à effets multiples. Il existe déjà des dispositifs de freinage présentant plusieurs fonctions, telles - que freinage de stationnement et de secours, défreinage du frein de sécurité et freinage de service. C'est ainsi qu'on connait un dispositif de freinage à effets multiples - un effet de freinage de stationnement et de secours par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique, un effet de freinage de service par commande à fluide sous pression et un effet de défreinage par commande à fluide sous pression -, constitué par un carter dans lequel sont logés au moins un disque de frein, fixe en rotation par rapport au carter, un arbre monté à rotation par rapport au carter et solidaire, ou faisant partie d'un corps devant être freiné, au moins un disque rotatif de frein, solidaire en rotation de l'arbre et susceptible d'être mis en contact, ou au contraire, écarté du disque fixe, un premier vérin, dont l'élément mobile axialement à l'intérieur du carter constitue l'organe de commande du freinage à fluide sous pression, et, un deuxième vérin ayant un piston, qui est distinct et indépendant de l'élément mobile du premier vérin, qui délimite, à l'intérieur du carter une chambre de défreinage et _uqeul est attelé ledit organe de rappel élastique du freinage de stationnement et de secours. Dans ce type de construction connue, les éléments mobiles des premier et deuxième vérins sont disposés de part et d'autre de l'empilage des disques fixes et rotatifs. Cette disposition peut présenter des inconvénients parmi lesquels: - un encombrement longitudinal important; - une disposition des raccords des conduits des fluides de commande qui, non groupés en une même zone, ont également un encombrement non optimisé. L'invention entend rémédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle disposition adaptée à un dispositif de freinage tel que précédemment défini. A cet effet, selon l'invention, l'élément mobile du premier vérin et le piston du deuxième vérin sont empilés axialement dans cet ordre à partir d'une seule des deux extrémités de l'empilage alterné des disques fixes et rotatifs de frein. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence adoptées: - l'élément mobile du premier vérin est seul susceptible de transmettre audit empilage des disques la poussée de freinage de l'organe de rappel élastique du freinage de stationnement et de secours et/ou la poussée du premier vérin de freinage à fluide sous pression, le piston du deuxième vérin étant, dans la configuration du freinage de stationnement et de secours, en appui de poussée sur ledit élément mobile du premier vérin qui transmet cette poussée aux disques de l'empilage des disques; et, - ou bien l'élément mobile du premier vérin est entièrement contenu dans la chambre de défreinage, - ou bien les disques de freinage sont contenus dans une enceinte qui constitue la chambre de défreinage elle-même, cependant que l'élément mobile du premier vérin a une face le délimitant, qui est orientée vers la face d'appui de ladite seule extrémité de l'empilage des disques et dont une partie au moins est constituée par un piston coaxial à l'axe=de l'arbre et monté coulissant à l'intérieur d'une chambre de décharge sans pression de fluide ménagée dans une extrémité de l'arbre et isolée de ladite chambre de défreinage. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaitront au. cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titr>e d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1, 2 et 3 sont des coupes axiales de trois variantes de réalisation conformes à l'invention. L'ensemble représenté sur la figure 1 est constitué par: - un moteur hydraulique 1 possédant deux arbres de sortie montés à rotation autour d'un même axe géométrique de rotation 2: l'arbre moteur proprement dit 3, muni de cannelures extérieures 4 permettant l'entraînement en rotation d'un corps donné (roue, chenilles, etc....) et un arbre 5 dit, de frein, dont sont solidaires en rotation des disques rotatifs de frein 6, - un carter 7, qui est fixé sur le carter 8 du moteur 1 par des vis 9, et qui comporte un couvercle de fermeture assujetti par des vis 11, l'ensemble formant une enceinte close 12, - des disques de frein 13, fixes en rotation, qui sont solidaires en rotation du carter 7 et sont interposés entre les disques rotatifs 6. Une extrémité de l'arbre de frein 5 et l'empilage des disques fixes 13 et des disques rotatifs 6 de frein, sont contenus dans l'enceinte 12. Une protubérance cylindrique du couvercle 10 fait saillie à l'intérieur de l'enceinte 12 et constitue le piston 14 d'un premier vérin, dont le cylindre 15 est en appui par une couronne 16 sur un disque fixe 13 formant une extrémité 22 de l'empilage des disques. Une chambre de freinage 17 est ménagée entre le fond du cylindre 15 et le piston 14. Par ailleurs, le piston 18 d'un deuxième vérin est monté coulissant à l'intérieur d'un alésage 19 que comporte le carter 7 et aussi par rapport au piston 14 du premier vérin, ménageant à l'intérieur dudit carter 7 une chambre de défreinage, qui est confondue avec la partie de l'enceinte 12 contenant l'empilaqe des disques, et une autre chambre 20, contenant un ressort 21 constitué par des rondelles élastiques. Il convient de remarquer qu'à partir de l'extrémité 22 de l'empilage des disques, le cylindre 15 du premier vérin et le piston 18 du deuxièmevérin se succèdent axialement dans cet ordre. Par ailleurs, dans la réalisation de la figure 1, comme aussi dans celles des deux autres figures, seul le cylindre 15 est susceptible d'être en appui sur l'extrémité 22. Enfin, le piston 18 du deuxième vérin a sa face délimitant la chambre 12 de défreinage, munie de nervures 23, qui permettent l'appui de ce piston 18 sur la face du cylindre 15 du premier vérin opposée à la couronne 16 ainsi que l'établissement de la pression de la chambre 12 entre le piston 18 et le cylindre 15 jusqu'au diamètre du piston 14. Un conduit 24, ménagé dans le couvercle 10 et dans le piston 14 du premier vérin, relie la chambre de freinage 17 à un raccord de branchement 25. De manière analogue, un conduit 26, ménagé dans la paroi du carter 7, relie la chambre de défreinaqe 12 à un autre raccord de branchement 27. Le circuit hydraulique de commande des premier et deuxième vérins est constitué par: - un réservoir de fluide 28; - une pompe 29; - un premier distributeur de fluide 30 à deux positions; - un deuxième distributeur de fluide 31 à deux positions; - le conduit 32 d'aspiration de la pompe 29, reliant celle-ci au réservoir 28; - le conduit 33 de refoulement de la pompe 29; - des conduits 34,34' reliant ce conduit de refoulement 33 de la pompe 29 au premier distributeur de fluide et à une soupape à tarage commandée 52, disposée sur le conduit 34', respectivement; - des conduits 35 et 53 reliant la soupape à tarage commandé 52 au deuxième distributeur de fluide 31 et à une soupape pré-tarée 54, respectivement; - un conduit 55 reliant la soupape pré-tarée 54 au réservoir 28; - des conduits 36,37 reliant, respectivement, les premier et deuxième distributeurs au réservoir 28; - un conduit 38 relie le premier distributeur 30 au raccord 25 du conduit 24; et, - un conduit 39 relie le deuxième distributeur 31 S au raccord 27 du conduit 26. Les deux positions du premier distributeur 30 correspondent:- - la première position, à la mise en communication des conduits 38 et 36, et, à l'obturation du conduit 34, et, - la deuxième position, à la mise en communication des conduits 34 et 38, et, à l'obturation du conduit 36. Les deux positions du deuxième distributeur 31 correspondent: - la première position, à la mise en communication des conduits 39 et 37, et, à l'obturation du conduit 35, et, - la deuxième position, à la mise en communication des conduits 35 et 39, et, à l'obturation du conduit 37. La soupape à tarage commandé 52 permet de faire varier la pression des conduits 33,34,34' indépendamment de la pression régnant dans le conduit 35. La soupape pré-tarée 54 permet de disposer d'une pression constante dans les conduits 35 et 53. Le dispositif de freinage de la figure 2 a la même constitution que celui de la figure 1, et peut donc être défini par la description précédente inchangée, avec, en plus, la disposition complémentaire suivante: la partie centrale du cylindre 15 du premier vérin comporte une saillie, formant elle-même un piston 40, qui coulisse avec étanchéité (41) à l'intérieur d'un alésage 42 ménagé dans l'extrémité de l'arbre 5 contenue dans la chambre de défreinage 12. Une chambre 43 est ainsi délimitée par le piston 40 et l'alésage 42, formant cylindre et communique avec l'intérieur du carter 8 du moteur 1 par un conduit 44. En l'espèce, la pression régnant dans le carter 8 du moteur est faible ou nulle. La figure 3 est la coupe axiale d'une troisième réalisation, proche de celle de la figure 1, dans laquelle les mêmes numéros de références désignent les éléments se correspondant dans les deux figures. Les différences principales sont les suivantes: - - le couvercle 10 ne comporte plus le piston 14, mais possède au contraire, en son centre, une ouverture 45 pour le passage d'une proéminance 46 du piston 18 du deuxième vérin; - le cylindre du premier vérin est remplacé par un piston 15A, qui coulisse à l'intérieur d'un alésage 47 ménagé dans le piston 18 et débouchant dans la face de ce piston délimitant la chambre de défreinage 12; - une chambre de freinage 48 est délimitée par le piston 15 , l'alésage 47 et son fond, et est reliée, par un conduit 49, au raccord 25; - le couvercle 10 est maintenu en position au moyen d'une rondelle d'arrêt 50 introduite dans une rainure 51 ménagée dans l'alésage 19; - le ressort 21 est constitué par des ressorts de compression à boudins; - la couronne d'appui 16 fait partie du piston 15_. Dans chacune des réalisations décrites, on aura également noté que la section droite du piston (14; 15a) du premier vérin est notablement inférieure à celle du piston 18 du deuxième vérin: dans ces réalisations, un rapport de l'ordre de 1/16 est constaté entre ces sections droites. Enfin, le circuit hydraulique représenté possède une seule pompe fournissant le fluide de commande du freinaqe et le fluide de commande du défreinage. Il s'agit en l'espèce, plus d'une facilité de représentation le circuit représenté fonctionnant d'ailleurs de manière satisfaisante -, que de la représentation fidèle du circuit généralement adopté à ce jour. En effet, dans ce dernier type de circuit; le fluide de défreinage (chambre 12) est souvent constitué par un fluide ayant déjà travaillé dans un circuit principal, autre que le circuit de freinage, et qui, de ce fait, est généralement à basse pression (de l'ordre de 20 à 30 bars) et présente des fluctuations importantes (jusqu'à 30 % de la valeur moyenne de sa pression) de sa pression. Au contraire, le fluide de freinage (chambre 17; 48) est un fluide haute pression (150 bars,-ou même davantage), le plus souvent régulé, donc ayant des oscillations de pression de faibles amplitudes. Chaque réalisation représentée possède trois fonctionnements possibles. Un freinage de stationnement et de secours est d'abord obtenu lorsque, les premier et deuxième distributeurs (30,31) étant placés dans leurs premières positions respectives, les chambres de défreinage 12, et de freinage (17; 48) contiennent un fluide sans pression. Le ressort 21 agit seul, pousse le piston 18 du deuxième vérin dans le sens aboutissant à une diminution du volume de la chambre de défreinage 12. Le piston 18 pousse le cylindre 15 des figures 1 et 2, ou le piston a de la figure 3, ce qui provoque la mise en appui de la couronne 16 sur l'extrémité 22 de l'empilage des disques, et, finalement, le freinage des arbres 5 et 3. Bien entendu, il est nécessaire de pouvoir laisser tourner librement, sans freinage, les arbres 3 et 5. Les mises en place du premier distributeur 30 dans sa première position et du deuxième distributeur 31 dans sa deuxième position permettent au fluide de défreinage de parvenir dans la chambre de défreinage 12 et d'agir sur une section de piston égale, soit à celle du grand piston 18 du deuxième vérin (figures 1 et 3), soit à la précédente, diminuée de celle du piston 40 (figure 2), ceci dans le sens de l'augmentation du volume de la chambre de défreinage 12, c'est-à-dire dans le sens de la cessation de la poussée de freinage sur les disques. Naturellement, la force de la pression du fluide de défreinage est supérieure à celle du ressort 21, de sorte que le défreinage est effectivement obtenu. A noter que, dans la réalisation de la figure 2, la section du piston 40 est sensiblement égale à celle du piston 14. Un freinage de service s'obtient à partir de la position libre, sans le freinage décrit ci-dessus, en plaçant le premier distributeur 30 dans sa deuxième position, le deuxième distributeur 31 restant dans sa deuxième position, et en modulant la pression de la pompe 29 par l'intermédiaire de la soupape à tarage commandé 52 dans la chambre de freinage (17;48), pour obtenir ainsi une poussée de compression de l'empilage des disques par le cylindre 15, ou le piston 15a et, finalement, obtenir un freinage hydraulique. Outre l'obtention des trois fonctionnements précités, il est bon de noter les particularités suivantes: - la section du piston (14; 15a) de freinage est faible par rapport à celle du piston de défreinage 18, ce qui permet l'obtention d'un freinage hydraulique rapide, et des réactions rapides, effectivement désirées; - le fait que les pistons de freinage (14; 15a) et de défreinage 18 soient constitués par des pièces totalement indépendantes permet en outre, au moment du freinage hydraulique, de limiter l'effet antagoniste de la pression du fluide encore contenu dans la chambre de défreinage 12 qu'au seul effet de ce fluide sur la section (petite) du piston de freinage (14; 15a); - par contre, le fluide de défreinage agissant sur la section entière du piston 18 du deuxième vérin, éventuellement légèrement diminuée (soit sur une section égale aux 15/16 de la précédente), c'est-à-dire sur une grande section, peut réaliser le défreinage, même si sa pression est faible; - dans la réalisation de la figure 2, la pression agissant dans la chambre 43 est faible ou nulle, ce qui permet de rendre l'effort de freinage proportionnel à la pression d'alimentation quelque soit la pression dans la chambre 12; - lorsque les pressions dans les chambres de freinage (17; 48) et de défreinage 12 sont notablement différentes, et qu'en outre celle dans la chambre de défreinage est beaucoup plus faible (20 à 30 bars) que celles de la chambre de freinage (150 bars) et soumises à de grandes oscillations d'amplitude, le fluide de freinage agit encore de manière satisfaisante, car, au pire, la variation de la pression effective de freinage est de 10 bars (30 - 20 bars) sur une valeur minimale de 120 bars (150 - 30 bars), donc faible en valeur relative (1/12); ce résultat est en rapport avec le choix de l'empilage des premier (14; 15a) et deuxième (18) pistons; dans les réalisations des figures 1 et 3, le fluide de défreinage admis dans la chambre 12 agit en outre sur le cylindre 15 ou le piston 15a du premier vérin dans le sens l'éloignant de l'extrémité 22 de l'empilage, évitant ainsi que la couronne 16 continue à lécher ladite extrémité 22 et, donc, évitant le maintien d'un freinage résiduel et une usure prématurée des disques de frein; ce résultat est obtenu grâce au fait que le cylindre 15 ou le piston 15a sont contenus dans la chambre de -défreinage 12 et donc soumis à l'action du fluide de défreinage; - la disposition imbriquée des cylindre 15 ou piston 15a du premier vérin et du piston 18 du deuxième vérin permet en outre l'obtention d'une bonne compacité du dispositif de freinage, de même qu'une disposition des raccords 25 et 27 facilitant la réalisation du circuit hydraulique. Il doit être noté que si, dans les réalisations décrites, seule la couronne 16 est susceptible d'être en appui sur l'extrémité 22 de l'empilage des disques, il serait également possible, en variante, de prévoir l'appui du piston 18 du deuxième vérin sur ladite extrémité 22, simultanément à l'appui de la couronne 16 sur l'extrémité 22. Au reste, l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage à effets multiples - un effet de freinage de stationnement et de secours par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique (21), un effet de freinage de service par commande à fluide sous pression (17; 48) et un effet de défreinage par commande à fluide sous pression (12) -, constitué par: - un carter (7) dans lequel sont logés au moins un disque de frein (13), fixe en rotation par rapport au carter, un arbre (5) monté à rotation par rapport au carter et solidaire, ou faisant partie d'un corps devant être freiné, - au moins un disque rotatif de frein (6), solidaire en rotation de l'arbre et susceptible d'être mis en contact, ou au contraire, écarté du disque fixe, - un premier vérin, dont l'élément (15; 154) mobile axialement à l'intérieur du carter constitue l'organe de commande du freinage à fluide sous pression, et, un deuxième vérin ayant un piston (18), oui est distinct et indépendant de l'élément mobile (15; 15a) du premier vérin, qui délimite, à l'intérieur du carter une chambre de défreinage (12) et auquel est attelé ledit organe de rappel élastique (21) du freinage de stationnement et de secours, caractérisé en ce que l'élément mobile (15; 154) du premier vérin et le piston (18) du deuxième vérin sont empilés axialement dans cet ordre à partir d'une seule (22) des deux extrémités de l'empilage alterné des disques fixes (13) et rotatifs (6) de frein. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile (15; 15A) du premier vérin est seul susceptible de transmettre (16) audit empilage des disques la poussée de freinage de l'organe de rappel élastique (21) du freinage de stationnement et de secours et/ou la poussée (17; 48) du premier vérin de freinage à fluide sous pression, le piston (18) du deuxième vérin étant, dans la configuration du freinage de stationnement et de secours, en appui de poussée (23) sur ledit élément mobile (15; 15a).du premier vérin qui transmet cette poussée (16) aux disques de l'empilage des disques. 3. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément mobile du premier vérin est entièrement contenu dans la chambre de défreinage (figures 1 et 3). 4. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les disques de freinage sont contenus dans une enceinte (12) qui constitue la chambre de défreinage elle-même, cependant que l'élément mobile (15) du premier vérin a une face le délimitant, qui est orientée vers la face d'appui de ladite seule extrémité (22) de l'empilage des disques et dont une partie au moins est constituée par un piston (40) coaxial à l'axe (2) de l'arbre (5) et monté coulissant à l'intérieur d'une chambre (43) de décharge sans pression de fluide ménagée dans une extrémité de l'arbre (5) et isolée (41) de ladite chambre de défreinage (12) (figure 2).