Brevet FR2591296A1 — publié le 19870612

La présente invention concerne un support d'étrier pour frein à disque, destiné à être utilisé dans le matériel roulant ou les wagons de chemin de fer. Dans le matériel roulant, un arrangement connu comprend l'utilisation d'un frein à disque appliqué sur des rotors en forme de disque fixés aux deux côtés d'une roue comme représenté sur la figure 1 qui représente un arrangement comprenant une surface 21 de voie, un boudin 22 de roue, des rotors 24, 24' en forme de disque fixés des deux côtés de la roue 23, et un étrier 1 de frein à disque ayant des paires de patins 6, 6' de friction de manière qu'ils entourent la roue 22 et soient tournés vers les sur- faces de frottement des rotors 24, 24', l'étrier i étant supporté par un organe 2 fixé au châssis du bogie afin qu'il puisse se déplacer par l'intermédiaire d'une tige supé- rieure 3 de guidage et d'une tige inférieure 4 de guidage, deux vérins 5 formés sur le bras arrière de l'étrier, et deux tiges 7 d'ancrage fixées au bras arrière de l'étrier. Lorsque du fluide hydraulique est transmis par une réserve hydraulique extérieure (non représentée) à chacun des vérins 5, le piston de chaque vérin 5 se déplace et les patins 6 de friction viennent frotter contre l'un des rotors 24 car une plaque d'appui des patins 6 est supportée, guidée et repoussée vers l'avant par chaque tige 7 d'ancrage. L'étrier 1 est ainsi déplacé vers l'arrière par la force de réaction due à la pression hydraulique, si bien que les autres patins 6' de friction fixés au bras avant viennent au contact de l'autre rotor 24' fixé de l'autre côté de la roue si bien que celle-ci est freinée. L'organe 2 de support fixé au bogie et les rotors 24, 24' en forme de disque fixés chacun à la roue sont déplacés indépendamment les uns des autres, car un ressort ou dispositif de suspension destiné à assurer un isolement ou une réduction des vibrations est placé entre la roue et le châssis du bogie du véhicule de chemin de fer. L'étrier 1 du frein à disque destiné à être utilisé dans le matériel rou]ant doit être mobile en direction de l'axe des tiges supérieure et inférieure 3 et 4 de guidage par rapport à l'organe 2 de support afin que l'effet de freinage soit stabilisé et que les rotors 24, 24' en forme de disque ne puissent pas s'user localement alors que la direction des tiges 3 et 4 de guidage correspond à l'axe de rotation des disques ou rotors 24 et 24'. Comme l'indiquent les figures 2 et 3, la structure de support de l'étrier utilisé dans le frein classique à disque du matériel roulant est mainte- nant décrite. La figure 2 représente une structure de support d'étrier ayant la tige supérieure 3 de guidage, le support d'étrier comprenant une patte supérieure 1la placée du côté du bras arrière de l'étrier 1, une patte supérieure lb placée du côté du bras avant et une partie cylindrique supérieure 2a de l'organe de support 2. Un gradin annulaire 2a' est formé à la face périphérique interne de la partie cylindrique supérieure 2a. La face périphérique externe d'un manchon sphérique fendu unique 8 ayant un organe sphérique 9 qui a un trou débouchant 9a, est monté sur la face périphé- rique interne de la partie cylindrique supérieure. Un côté du manchon sphérique 8 est mis en butée contre une face annulaire du gradin annulaire 2a', l'autre étant retenu par une bague élastique 10, et le manchon sphérique 8 est mis en position par rapport à la partie cylindrique supé- rieure 2a. La tige supérieure 3 de guidage, ayant une extré- mité qui a une partie 3a de grand diamètre et une autre extrémité comprenant un filetage 3b, passe dans la patte supérieure la du côté précité du bras avant, le trou débou- chant 9a de l'organe sphérique 9 et la patte supérieure la, du côté arrière. La tige supérieure 3 de guidage ainsi trans- mise est aussi serrée par un écrou 3c afin que l'étrier puisse coulisser par rapport à l'organe sphérique 9. La figure 3 représente une structure de support d'étrier avec la tige inférieure 4 de guidage, le support comprenant une patte inférieure la' du côté du bras arriere de l'étrier 1, une patte inférieure lb' du côté du bras avant et une partie cylindrique inférieure 2b de l'organe de support 2. La face périphérique externe d'un organe 11 de centrage formé de caoutchouc ayant des saillies annulaires 11a formées vers l'intérieur, près de ses deux extrémités, coopère avec le centre de la face périphérique interne de la partie cylindrique inférieure 2b. Des manchons métalliques 12, 13 sont enfoncés sur la face périphérique interne de la partie cylindrique inférieure 2b et fixés à celle-ci afin qu'ils soient utilisés des deux côtés de l'organe 1i1 de centrage formé de caoutchouc. La tige inférieure de guidage 4 ayant une première extrémité sous forme d'une partie 4a de grand diamètre et une autre extrémité ayant un filetage 4b passe dans la patte inférieure lb' du côté du bras avant, dans le trou formé dans la saillie annulaire 11a de l'organe 11 de cen- trage de caoutchouc et dans la patte inférieure la' du côté du bras arrière. La tige inférieure 4 de guidage est alors serrée par un écrou '4c afin que l'érier 1 puisse coulisser par rapport à l'organe 11 de centrage formé de caoutchouc. L'étrier 1 est ainsi supporté par l'organe 2 de support et est mobile et, lorsque l'axe de rotation des deux rotors 24, 24' bascule, la tige supérieure 3 de guidage peut tourillonner sur la face de coopération de l'organe sphérique 9 et du manchon sphérique 8 afin qu'elle suive le mouvement de basculement des rotors 24, 24', alors que la tige inférieure 4 de guidage suit aussi avec compres- sion et déformation élastique de la saillie annulaire. En conséquence, les deux patins 6, 6' de friction sont repoussés uniformément en butée contre les rotors 24, 24' en forme 0 de disque. La référence 17 désigne un sabot de caoutchouc destiné à assurer une protection contre la poussière. Dans l'arrangement qui précède, cependant, la tige inférieure 4 de guidage peut venir au contact des bords externes 12a, 13a des deux manchons 12, 13 lorsque les tiges supérieure et inférieure 3, 4 de guidage pivotent d'un angle important. En conséquence, l'étrier 1 peut ne plus pou- 259-1296 voir se déplacer par rapport à l'organe 2 de support. La présente invention a donc pour objet la réalisa- tion d'un support d'étrier de frein à disque de matériel roulant, dans lequel un étrier peut se déplacer par rapport à un organe de support même lorsque les tiges de guidage basculent d'un angle important. Plus précisément, l'invention concerne un support d'étrier de frein à disque qui comporte un bras arrière déli- mitant un vérin contenant un piston destiné à repousser un patin de friction supporté et guidé par une tige d'ancrage et un bras avant destiné à la fixation d'un autre patin de friction afin qu'un étrier soit formé et maintienne des rotors en forme de disque, les deux patins de friction étant placés entre eux et étant mobiles dans la direction de l'axe des tiges de guidage, par introduction de plusieurs tiges de guidage montées sur l'étrier dans l'organe de support fixé à un châssis de bogie, le frein à disque étant caracté- risé en ce qu'une première tige de guidage et l'organe 2 de support sont couplés de manière flottante afin qu'ils oscillent l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un manchon sphérique et d'un organe sphérique, tous deux positionnés par l'organe de support, et en ce que l'autre tige de guidage et l'organe de support sont couplés de manière flottante de manière qu'ils oscillent l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un organe cylin- drique de caoutchouc assurant un amortissement des vibra- tions, ayant un revêtement cylindrique interne formé d'un caoutchouc ayant des filets périphériques externes axiaux en dents de scie dans la direction périphérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant un frein à disque destiné à être utilisé dans le matériel roulant; la figure 2 et une coupe d'une structure de support d'étrier ayant une tige supérieure classique de gui- dage; - la figure 3 est une coupe représentant la structure de support d'étrier ayant une tige inférieure classique de guidage; la figure 4 est une coupe d'un support d'étrier ayant une tige supérieure de guidage selon l'invention; la figure 5 est une coupe du support d'étrier ayant une tige inférieure de guidage selon l'invention; et la figure 6 est une coupe partielle de la face périphérique externe d'un organe cylindrique de caoutchouc, assurant l'amortissement des vibrations et comprenant un revêtement interne, destiné à être utilisé dans un mode de réalisation de l'invention. On décrit maintenant l'invention en référence aux figures 4 à 6. La figure 4 représente un support d'étrier ayant une tige supérieure 3 de guidage, les références identiques à celles des figures précédentes désignant des éléments analogues ou correspondants du support connu. Sur la figure 4, l'arrangement comporte une patte supérieure la placée à la face arrière d'un étrier 1, une patte supérieure lb placée à la face avant de cet étrier, une partie cylindrique supérieure 2a d'un organe 2 de support, une partie formant un gradin annulaire 2a', un organe sphérique 9 ayant un trou débouchant 9a, un manchon sphérique 8, une bague élastique 10 et un axe supérieur 3 de guidage, ayant une extrémité de grand diamètre 3a, l'autre extrémité ayant un filetage 3b. Des deux côtés du manchon sphérique, des éléments de centrage 14 formés de caoutchouc sont collés chacun à une plaque annulaire 14a d'appui en U en coupe par un plan contenant l'axe central, chaque élément de centrage ayant des saillies annulaires 14b dirigées vers l'intérieur, des deux côtés. Chaque élément de centrage formé de caoutchouc placé en butée contre une face du gradin annulaire 2a' formé sur la partie cylindrique 2a est fixé par la bague de retenue 10'. La tige supérieure 3 de guidage passe dans la patte supérieure lb du côté 'du bras avant de l'étrier, le trou débouchant formé par les saillies annulaires 14b des deux éléments 14 de centrage, le trou débouchant 9a de l'organe sphérique et la patte supérieure la du côté du bras arrière de l'étrier, et elle est serrée par un écrou 3c, si bien que l'étrier 1 et l'organe 2 de support sont couplés l'un à l'autre et sont mobiles. La figure 5 représente une construction de support d'étrier ayant une tige inférieure 4 de guidage, les réfé- rences identiques à celles des figures 1 à 3 désignant des éléments analogues ou correspondant à ceux de la réalisa- tion classique. La figure 5 représente un arrangement com- prenant une patte inférieure la' placée du côté du bras arrière de l'étrier 1, une patte inférieure lb' placée du côté avant de l'étrier, une partie cylindrique inférieure 2b de l'organe 2 de support, une tige inférieure 4 de guidage ayant une extrémité de grand diamètre 4a et une autre extrémité munie d'un filetage 4b, et un organe cylindrique de caoutchouc, assurant l'amortissement des vibrations et ayant un revêtement interne 15a. Des saillies annulaires 15a' sont formees aux deux extrémités du revêtement interne 15a et du caoutchouc 15b est collé à la face périphérique externe, entre les saillies annulaires 15a'. Le caoutchouc ainsi collé est de préférence du caoutchcouc synthétique. Comme l'indique la figure 6, une structure 15b' en chevrons dirigée vers la périphérie, ayant une forme de dents de scie dans la direction axiale, est disposée sur la face périphé- rique externe du caoutchouc 15b afin que la constante élastique soit réduite, l'extrémité avant de la structure b' étant en butée contre la face périphérique interne de la partie cylindrique inférieure 2b dans laquelle elle est introduite. Des bagues élastiques 16 sont fixées à la face périphérique interne de la partie inférieure 2b et sont utilisées afin qu'elles limitent le déplacement de l'organe de caoutchouc, par contact avec les deux saillies annu- laires 15a'. La tige inférieure 4 de guidage passe dans la patte inférieure lb' du côté du bras avant de l'étrier, dans l'organe cylindrique 15 de caoutchouc, ayant le revêtement interne 15a, et dans la patte inférieure la' du côté du bras arrière, et elle est serrée par un écrou 4c afin que l'étrier 1 et le support 2 soient couplés de manière flottante. Comme indiqué précédemment, l'étrier 1 est supporté de manière flottante par l'organe 2 de support et comme représenté sur la figure 1, les vérins 5 sont placés sur le bras arrière la de l'étrier. Un patin 6 de friction supporté et guidé par les deux tiges d'ancrage 7 vient en butée contre la face avant du vérin 5 alors que l'autre patin 6' de friction est fixé au bras avant de l'étrier si bien que les rotors 24, 24' en forme de disque, placés des deux côtés de la roue, sont maintenus entre les patins 6, 6' de friction. Le fonctionnement est maintenant décrit. Lorsque l'axe de rotation des rotors 24, 24' en forme de disque pivote contre le châssis du bogie lorsque le frein est appliqué, le patin 6 de friction se trouvant du côté du bras arrière est chassé vers l'extérieur par le piston contenu dans chaque vérin. Lorsque le patin de friction est en butée contre le rotor 24, la tige supé- rieure 3 de guidage se déplace en diagonale par rapport à la partie cylindrique supérieure 2a de l'organe 2 de support par l'intermédiaire du manchon sphérique 8 et de l'organe sphérique 9, alors que la tige inférieure 4 de guidage écrase facilement les chevrons 15b' en dents de scie de l'organe cylindrique 15 de caoutchouc, par un organe interne 15a. de revêtement, et se déplace en diagonale par rapport à la partie cylindrique inférieure 2b de l'organe 2 de support puis pivote tout en suivant les rotors 24, 24'. La tige infé- rieure 4 de guidage est ainsi commandée de manière flottante par rapport à l'organe 2 de support si bien que les deux patins 6, 6' de friction viennent frotter contre les rotors 24, 24' et créent une force de freinage. Lorsque les chevrons b' sont suffisamment écrasés lorsque la tige inférieure 4 de guidage continue à basculer, la tige inférieure 4 de guidage glisse sur la face périphérique interne du revêtement interne 15a et l'étrier 1 est commandé de manière flottante par rapport à l'organe 2 de support. Lorsque le frein est relâché, l'axe de rotation des rotors 24, 24' revient vers la position horizontale et l'effet de réglage de centrage est assuré par les deux éléments 14 de centrage formés de caoutchouc et par l'élément b de caoutchouc. Le même effet que dans le mode de réalisation pré- cédent peut être obtenu par disposition d'une tige de guidage, supportée par l'intermédiaire du manchon sphérique 8 et de l'organe sphérique 9, en position centrale, et par disposition de deux tiges de guidage, supportées paú l'inter- médiaire de l'organe cylindrique 15 de caoutchouc qui amortit les vibrations, ayant un revêtement interne, au- dessus et au-dessous de la première tige de guidage par rapport à l'organe de support, c'est-à-dire par utilisation de trois tiges de guidage afin que l'étrier 1 soit supporté de manière flottante par rapport à l'organe 2 de support. Comme l'indique clairement la description qui pré- cède, le support d'étrier selon l'invention donne l'avantage suivant. Même lorsque l'axe de rotation des rotors montés dans le matériel roulant pivote contre le châssis du bogie, suivant les conditions de fonctionnement, les tiges de guidage qui supportent l'étrier par rapport à l'organe de support pivotent dans le même sens que l'axe qui a pivoté et l'étrier peut flotter par rapport à l'organe de support, si bien que les rotors en forme de disque ne peuvent pas s'user excentriquement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux supports d'étrier de frein à disque qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs s.ins sortir du cadre de l'invention. 2 5 9 1 2 96 REVENDICATION Support d'étrier de frein à disque, du type qui comprend un bras arrière formant un vérin contenant un piston destiné à repousser un patin de friction supporté et guidé par une tige d'ancrage et un bras avant destiné à fixer un autre patin de friction afin que l'étrier main- tienne des rotors en forme de disque avec les patins de friction entre eux, ces patins étant mobiles dans la direc- tion axiale de tiges de guidage qui sont placées sur l'étrier et dans l'organe de support fixé à un châssis de bogie, ledit support étant caractérisé en ce qu'une première tige de gui- dage (3) et l'organe de support (2) sont couplés de manière flottante afin qu'ils oscillent l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un manchon sphérique (3) et d'un organe sphérique (9) positionnés par l'organe de support, et en ce que l'autre tige de guidage (4) et l'organe de support sont couplés de manière flottante afin qi'ils oscillent l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un organe cylindrique de caoutchouc, amortissant les vibrations et ayant un revêtement cylindrique interne (15a), formé de caoutchouc (15b) dont les filets périphériques axiaux externes ont une forme en dents de scie dans la direction périphérique.