Brevet FR2607208A1 — publié le 19880527

La présente invention concerne un frein à disque du type à garniture complète, du genre comprenant un corps, au moins deux disques de frein pouvant se déplacer axialement et disposés dans ce corps, au moins quatre anneaux de fric- tion qui sont disposés deux par deux de part et d'autre de chaque disque de frein et un dispositif actionneur compor- tant au moins deux cylindres d'actionnement dans lesquels sont disposés des pistons d'actionnement, ce dispositif actionneur étant disposé entre deux des anneaux de friction. On utilise essentiellement de tels freins à disque sur des véhicules chenillés lourds. La contrainte thermique s'exerçant sur le frein est très élevée en raison de la masse importante à freiner sur de tels véhicules lourds. Il existe en particulier le risque que la température du fluide de pression s'élève trop. Dans les freins à disque du type à garniture complète connus, il n'est pas prévu dans la plupart des cas de re- froidissement pour le frein, ou bien, dans le cas contraire, il ne s'obtient jamais que par des dispositions très com- plexes et onéreuses. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un frein à disque du type à garniture complète du genre consi- déré qui résolve les problèmes thermiques d'une manière fia- ble et d'une façon aisée et économique. A cet effet, l'invention a pour objet un frein à dis- que du type à garniture complète du genre considéré, carac- térisé en ce que les cylindres d'actionnement sont disposés, au moins partiellement, dans deux pièces centrales du corps, ces pièces centrales du corps offrant un espace creux qui est équipé d'une entrée de fluide de refroidissement et d'une sortie de fluide de refroidissement. Grâce à cet agencement, la chaleur peut déjà être évacuée par le fluide de refroidissement au plus près du point d'apparition de cette chaleur. On utilise de préféren- ce deux pièces totalement identiques pour constituer les pièces centrales du corps. On peut obtenir un diamètre efficace optimal de frot- tement par le fait qu'au moins deux dispositifs de réglage de plaquettes sont disposés dans la zone située entre deux 2 2607208 anneaux de friction, ces dispositifs n'ayant pas besoin de s'étendre vers l'extérieur au-delà des disques de frein com- me cela était le cas des ressorts connus de réglage de jeu. En utilisant des plaques extérieures de refroidisse- ment, on évacue également d'une manière sûre la chaleur qui se dégage des anneaux de friction extérieurs. On peut obtenir une température d'ensemble qui soit faible en disposant des ponts de jonction dans l'espace creux o pénètre le fluide de refroidissement. En prévoyant que ces ponts de jonction, qui sont utilisés sous forme de pièces reproductibles, présentent des brides n'ayant pas de surfaces parallèles, mais formant au contraire un certain angle l'une par rapport à l'autre, on peut obtenir une com- pensation avantageuse des tolérances entre les surfaces de raccordement des cylindres d'actionnement. L'invention concerne également une valve de réglage de jeu qui permet d'obtenir d'une manière avantageuse une limitation hydraulique automatique de jeu, ce qui rend ainsi superflu un dispositif mécanique sensible d'ajustement, cet- te valve de réglage de jeu étant destinée à un frein, plus particulièrement un frein à disque du type à garniture com- plète, comprenant un corps, un raccord de source de pres- sion, un raccord d'utilisation de pression et un dispositif de valve disposé entre ce raccord de source de pression et ce raccord d'utilisation de pression. Suivant l'invention, cette valve de réglage de jeu est caractérisée, ce qui permet de toujours maintenir d'une manière optimale le jeu préfixé, par le fait qu'un raccord, qui peut être relié à au moins une utilisation de pression, communique, d'une part, indirectement avec la source de pression par l'intermédiaire d'une paroi mobile telle qu'un piston ou un diaphragme et, d'autre part, directement avec le raccord de source de pression en passant par une valve à siège précontrainte. Dans un tel agencement, il est particu- lièrement judicieux que le volume qui est déplaçable par la paroi mobile puisse être égal au volume qui doit être évacué du dispositif d'utilisation de pression afin d'assurer une ventilation du frein. Si des volumes importants doivent être déplacés lorsqu'on applique le frein, il-sera particulièrement avan- tageux qu'il puisse être prévu une autre valve à siège qui peut être actionnée par la paroi mobile. Il n'est besoin que d'une faible dépense en éléments constitutifs lorsqu'on utilise un mode de réalisation dans lequel les deux valves à siège sont précontraintes à l'aide d'un ressort commun. On peut obtenir l'assurance que le piston soit tou- jours tout d'abord déplacé jusqu'à une position extrême avant que, si nécessaire, la valve à siège s'ouvre et que du fluide comprimé supplémentaire puisse s'écouler vers le dis- positif d'utilisation de pression, si on utilise un mode de réalisation dans lequel le piston servant de paroi mobile peut être conçu sous la forme d'un piston différentiel dont la surface la plus grande recevant la pression peut être soumise à la pression de la source de pression. La combinai- son de cette valve de réglage de jeu avec un dispositif de réglage des anneaux de friction s'avère particulièrement avantageuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 représente une vue en coupe axiale prise à travers un frein à disque du type à garniture complète conforme à l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe comportant deux coupes, à gauche et à droite, prises respectivement suivant les lignes M-M et N-N de la Fig. 1, la Fig. 3 représente une valve de réglage de jeu conforme à l'invention, et la Fig. 4 représente un autre mode de réalisation de cette valve de réglage de jeu. Le mode de réalisation de l'invention qui est repré- senté à titre d'exemple sur les Figs. 1 et 2 est un frein à disque du type à garniture complète, de préférence à refroi- dissement à l'eau, notamment pour véhicules chenillés. Ce frein comporte deux pièces centrales de corps 1 et 2 qui sont annulaires et identiques et qui entourent partiellement le moyeu 32 fixé sur l'arbre 30.-I1 est prévu sur ces pièces centrales 1 et 2 du corps des raccords pour la sortie B du fluide de refroidissement et pour l'entrée A de ce fluide. Ces deux pièces centrales du corps sont vissées ensemble à l'aide de vis 4, un joint 3 étant intercalé entre elles, et elles ménagent un espace creux annulaire symétrique 5 qui communique avec l'entrée A et la sortie B de fluide de re- froidissement. Des cylindres d'actionnement, ainsi que des organes de retenue à ressort 8 du type en cuvette, les uns et les autres au nombre de six sont uniformément répartis, de manière alternée, sur toute la circonférence de cet espa- ce creux 5. Avant d'assembler les deux pièces centrales 1 et 2 du corps, on a fait passer ces cylindres 6 et ces organes de retenue 8 à travers des cavités correspondantes ménagées dans les faces frontales des pièces centrales 1 et 2 du corps et ils sont fixés axialement, à l'aide de collerettes de butée 34 et 35, entre ces deux pièces centrales. Les faces frontales de ces cylindres 6 et de ces organes de re- tenue 8 affleurent les faces frontales correspondantes des pièces centrales du corps. Les cylindres d'actionnement 6 de chaque moitié de frein sont dans chaque cas reliés entre eux sur 180 et com- muniquent avec les raccords de pression C et E et les rac- cords de mise à l'air D et F. La liaison d'un cylindre d'actionnement 6 à l'autre s'effectue à l'aide de ponts de jonction 10. La communication vers les raccords d'huile sous pression et vers les raccords de mise à l'air s'effectue à l'aide de ponts de jonction 9. Les surfaces G et H des bri- des des ponts de jonction 10 ne sont pas parallèles l'une à l'autre, mais forment au contraire un certain angle entre elles (dans le cas présent: 60 ), de sorte qu'il est pos- sible de compenser les tolérances entre les surfaces de rac- cordement des cylindres d'actionnement 6. Comme tous ces cy- lindres 6 doivent être reliés sur le plan hydraulique dans leur plan de symétrie qui est normal à l'axe de leur surface cylindrique, les conduits d'huile sous pression prévus dans les ponts de jonction 9 ne s'étendent pas dans le plan médian M-M, comme c'est le cas pour les ponts de jonction 10 qui sont identiques entre eux, mais ils se dirigent au con- 5. 607208 traire vers l'extérieur à partir _de ceux-ci, sous un certain angle, chacun d'eux dans l'une des pièces centrales 1 et 2 du corps, pour passer ensuite radialement vers l'extérieur. Cs passages d'huile sous pression sont chacun rendus étan- ches de manière à empêcher le fluide de refroidissement de fuir. Dans chacun des cylindres d'actionnement 6, il est prévu deux pistons d'actionnement 7a et 7b qui y sont dispo- sés de manière mobile dans le sens axial et d'une façon étanche. Ces pistons d'actionnement 7a et 7b, agencés sous la forme de pistons creux, se font face par leurs faces frontales bombées, alors que la surface annulaire de l'ex- trémité ouverte de chacun agit sur un anneau de contact lla ou 11b. Des segments intérieurs de garniture de friction 12 sont fixés, à l'aide de plusieurs douilles de serrage 13, sur la face de chacun de ces anneaux de contact lla et 11b qui est tournée du côté opposé au piston d'actionnement 7a ou 7b. Deux disques de frein 14, qui sont guidés, à l'aide de cannelures, de façon à pouvoir se déplacer axialement sur le moyeu 32, peuvent subir l'action de ces segments inté- rieurs d'anneaux de friction 12. Chaque disque de frein 14 est fixé sur un support de disque de frein 33 grâce à plu- sieurs douilles de serrage 31, ce support 33 étant maintenu par les cannelures du moyeu 32. Les disques de frein 14, sur lesquels agissent les pistons 7a et 7b, les anneaux de contact lla et llb et les segments intérieurs des anneaux de friction 12, s'appuient axialement en direction de l'exté- rieur sur des segments extérieurs d'anneaux de friction 15 qui sont fixés sur des plaques extérieures de refroidisse- ment 16 grâce à des douilles de serrage 13. Des tiges file- tées de traction 21 servent à serrer ces plaques extérieures de refroidissement 16 et les bottiers annulaires 17 de loge- ment des anneaux de freins, sur les pièces centrales 1 et 2 du corps. Avec cet agencement, on a l'assurance que tous les joints 3, 22 et 23 du fluide de refroidissement ne sont sou- mis qu'à la contrainte des efforts voulus d'étanchéité, et nullement d'efforts de cisaillement. Les plaques extérieures de refroidissement 16 com- portent des entrées 20 et des sorties (non représentées de CG 260-208 fluide de refroidissement par lesquelles ce fluide peut pé- nétrer dans des chambres de refroidissement 29. Afin de pro- téger d'un gauchissement les anneaux de contact lla et llb, il est prévu des cavités 18 dans les bottiers 17 de logement des freins. Des pattes 19 d'entraînement des anneaux de con- tact qui peuvent se déplacer axialement prennent appui dans ces cavités 18. Des ressorts de compression 24 sont prévus dans les organes de retenue à ressort 8 du type en cuvette et ils agissent, en se succédant de manière alternée, sur les an- neaux de contact lla et llb, par l'intermédiaire de boulons de traction 25. A cet effet, l'extrémité plus large, hémis- phérique, de chaque boulon de traction 25 prend appui dans une cavité correspondante de l'anneau de contact 11, tandis que, par son autre extrémité qui présente un élargissement radial en forme de disque, le boulon lui-même fait saillie dans l'organe de retenue à ressort du type à cuvette. La partie intermédiaire de ce boulon est entourée par un res- sort de compression 24 qui prend lui-même appui, d'une part, sur une face frontale de l'organe de retenue 8 et, d'autre part, sur l'élargissement radial en forme de disque du bou- lon de traction 25. De la sorte, les anneaux de contact lla et llb font l'objet d'une traction l'un vers l'autre, et ils assurent ainsi l'actionnement du frein. Grâce à l'agencement décrit pour le frein, presque toutes les pièces fonctionnelles et les pièces du corps sont réalisées sous forme de pièces reproductibles. Ce frein dou- ble convient à la fois pour les versions à droite et les versions à gauche. Si nécessaire, il est possible de combi- ner à partir de ce frein double un frein quadruple dans lequel encore chacun des disques de frein, au nombre de quatre dans ce cas, peut être refroidi efficacement sur les deux c8tés. Afin d'empêcher, en cas d'usure progressive des gar- nitures des anneaux de friction, que les deux pistons d'ac- tionnement 7a et 7b, qui se déplacent dans des directions opposées, ne reviennent dans leur position initiale après chaque opération de freinage, une valve hydraulique de réglage de jeu est branchée entre la source de pression de 26072v8 freinage et les raccords d'huile -sous pression C et E. La valve de réglage de jeu représentée sur la Fig. 3 comporte un corps constitué de parties de corps 112, 121, et 131. Dans la partie de corps 130, il est prévu une liaison de source de pression 101 qui peut être raccordée à une source de fluide sous pression. Un canal 102 est réalisé en dérivation par rapport à cette liaison de source de pres- sion 101, de même qu'un perçage 103 qui conduit, à travers les parties de corps 112 et 121, jusqu'à un tronçon de perçage 124 ménagé dans la partie de corps 131. Il est disposé, à la suite du conduit 102, une valve qui est constituée d'un siège de valve 104 et d'un obtura- teur de valve 106 réalisé sous la forme d'une bille. Lors- qu'elle est fermée, cette valve sépare le conduit 102 d'une chambre 111 dans laquelle est disposée une seconde valve qui est constituée d'un obturateur de valve 113, également réa- lisé sous la forme d'une bille, et d'un siège de valve asso- cié 114. Les deux obturateurs de valve 113 et 106 sont montés dans un fourreau de guidage 109 et ils sont soumis à l'action, dans le sens de leur fermeture, d'un ressort com- mun 107 également disposé dans ce fourreau de guidage 109. Ce fourreau présente une section transversale à profil en C, ce qui signifie qu'il présente une fente 108 qui s'étend axialement sur toute sa longueur. Un perçage de liaison 110, qui est réalisé en dériva- tion radiale sur la chambre cylindrique 111, peut être rac- cordé à un frein, par exemple au frein à disque du type à garniture complète décrit ci-dessus. Il est prévu à la suite de la chambre 111 dans le sens axial, et séparée de celle-ci par la valve 113-114, une autre chambre 116 qui présente une forme cylindrique. Sur son côté frontal situé à l'opposé du siège de valve 114, cette chambre 116 est délimitée par la face frontale 117 la plus petite d'un piston différentiel 125. Par sa partie de piston 119 qui présente une section transversale plus petite que sa seconde partie de piston 122, ce piston différentiel 125 est disposé de manière à pouvoir se déplacer axialement et d'une façon étanche dans l'alésage correspondant à la chambre 116, tandis que sa par- tie de piston 122 de plus grande section transversale se trouve entièrement logée dans-un alésage 120 o elle est guidée de manière étanche de façon à pouvoir se déplacer axialement. I1 est prévu dans la face frontale de cet alé- sage 120 qui est disposée du côté de la chambre 116, un per- çage 118 qui communique avec l'atmosphère. La surface d'ap- plication de pression 123- de la partie de piston 122 commu- nique avec la liaison de source de pression 101 par l'inter- médiaire du tronçon de perçage 124 et du perçage 103. Il est prévu, traversant axialement la chambre 116 et disposé entre la face frontale 117 et l'obturateur de valve 113, un poussoir 115 qui est guidé de manière à pouvoir s'y déplacer axialement à l'intérieur du siège de valve 114 et qui présente sur sa surface cylindrique des rainures qui s'étendent axialement et sont réparties sur toute sa péri- phérie. Dans son état hors pression, la valve de réglage jeu se trouve dans la position représentée sur la Fig. 3. Si cette valve est mise sous pression par l'intermé- diaire de la liaison de source de pression 101, cette pres- sion agit dans le conduit 102, ainsi que dans le tronçon de perçage 124. Du fait du rapport de surfaces existant pour le piston différentiel 125, ce piston se déplace en direction du siège de valve 114 et ouvre ainsi l'obturateur de valve 113, par l'intermédiaire du poussoir 115 et à l'encontre de l'effort du ressort 107. Ce faisant, le volume déplacé hors de la chambre 116 est repoussé dans la chambre 111, ou plutôt dans le perçage de liaison 110, et donc dans le frein. Le volume de la chambre 116 du présent exemple est dimensionné de façon à être égal à la somme de tous les volumes qui sont reçus par les pistons d'actionnement de frein à actionner et qui sont obtenus par le produit du jeu par les diamètres correspondants des pistons d'actionnement. Par ailleurs, toutes les élasticités qui se présentent dans le frein sont incluses dans le calcul. Tant que les garnitures du frein sont exemptes d'usu- re, le passage 105 du siège de valve 104 demeure toujours fermé. Une fois terminée l'application du frein, le frein est à nouveau ventilé à l'aide du dispositif de réglage, le volume de fluide sous pression étant renvoyé dans la chambre O9 ufo2607208 116 par l'intermédiaire des conduites de frein et de la chambre 111. Si au cours du temps, une usure apparaît au niveau des garnitures de frein ou des disques de frein, lorsqu'on applique le frein, une fois que le piston différentiel 125 a évacué le volume entier contenu dans la chambre 116, vers la conduite de frein, ou plus précisément vers les pistons d'actionnement, lorsque la pression dans la liaison de sour- ce de pression 101 va crolttre encore, la quantité voulue de fluide sous pression va pouvoir s'écouler à travers la valve 106-104. Lors d'une diminution ultérieure de pression dans la liaison de source de pression 101, cette valve se ferme à nouveau immédiatement et les pistons d'actionnement peuvent revenir dans leurs positions initiales au cours de l'action de réglage, comme préfixé par le volume contenu dans la chambre 116. Ainsi, d'une manière automatique, des quantités supplémentaires de fluide sous pression sont toujours intro- duites dans le circuit hydraulique entre le frein et l'alé- sage de liaison 110, dans la mesure requise pour maintenir un jeu qui est constant d'une manière permanente. De la sor- te, un jeu efficace, ainsi qu'un réglage automatique de celui-ci dans le frein, se trouvent assurés, ce qui garantit un comportement de réponse à l'actionnement qui est constant. La Fig. 4 représente un autre mode de réalisation de la valve de réglage de jeu qui convient particulièrement pour des freins o des volumes plus petits doivent être déplacés. Par comparaison avec le mode de réalisation de la Fig. 3, cette valve diffère essentiellement par le fait que le piston différentiel 125, le poussoir 115 et la valve 113- 114 ne sont pas prévus et sont remplacés par un diaphragme à retour élastique propre 160. Dans le cas de pièces qui se correspondent entre elles, on utilise par la suite les mêmes chiffres de référence que sur la Fig. 3. Sur la Fig. 4, la position de la valve de réglage de jeu est représentée dans un état hors pression. Lors de la mise sous pression par l'intermédiaire de la liaison de source de pression 101, la valve 104-106 demeure tout d'abord fermée, tandis que la pression qui agit dans le tronçon de perçage 124 déplace le diaphragme 1 60 en direction de la surface 161, ce qui réduit ainsi la taille de la chambre Il 6. Le volume évacué de la chambre 11 6 se trouve déplacé vers l'alésage de liaison 110, mettant ainsi sous pression les pistons d'actionnement du frein. Le diaphragme 160 est fixé d'une manière étanche dans le corps à l'aide d'organes appropriés 162. Au cours d'un fpnctionnement qui correspond à celui de la valve décrite sur la Fig. 3, il est également ici pos- sible de fournir, à l'aide de la valve 104-106, le volume qui est requis en supplément dans le cas d'une usure des plaquettes, une fois que le diaphragme 160 est venu en butée sur la surface 161. Lors d'une diminution ultérieure de pression dans la liaison de source de pression 101, la valve 104-106 se ferme à nouveau immédiatement et il ne peut re- tourner dans la valve de réglage de jeu qu'un volume de fluide correspondant à ce que peut recevoir la chambre 116. REVENDICATIONS 1. Frein à disque du type à garniture complète, du genre comprenant un corps (1-2-16-17), au moins deux disques de frein (14) pouvant se déplacer axialement et disposés dans ce corps, au moins quatre anneaux de friction (12, 15) qui sont disposés deux par deux de part et d'autre de chaque disque de frein (14) et un dispositif actionneur (6-7a-7b) comportant au moins deux cylindres d'actionnement (6) dans lesquels sont disposés des pistons d'actionnement (7a, 7b), ce dispositif actionneur (6- 7a-7b) étant disposé entre deux (12) aes anneaux de friction, caractérisé en ce que les cylindres d'actionnement (l6) sont disposés, au moins par- tiellement, dans deux pièces centrales (1, 2) du corps (1-2- 16-17), ces pièces centrales (1, 2) du corps offrant un espace creux (5) qui est équipé d'une entrée de fluide de refroidissement (A) et d'une sortie de fluide de refroi- dissement (B). 2. Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux dispositifs (24, 25) d'ajustement d'anneaux de friction sont disposés dans la zone située entre deux anneaux de friction (12). 3. Frein selon une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des plaques extérieures de refroidissement (16) présentant des raccords d'agent de refroidissement (20). 4. Frein selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un certain nombre de cylindres d'actionnement (6) sont reliés par des ponts de liaison (10) qui sont prévus dans ledit espace ceux (5) et dont les sur- faces (G, H) des brides ne se trouvent pas, pour chacun, disposées parallèlement l'une à l'autre. 5. Valve de réglage de jeu destinée à un frein plus particulièrement un frein à disque du type à garniture com- plète selon une quelconque des revendications 1 à 4, com- prenant un corps (1-2-16-17), un raccord (C, E, 101) de source de pression, un raccord (D, F, 110) d'utilisation de pression et un dispositif de valve disposé entre ce raccord de source de pression et ce raccord d'utilisation de pres- sion, caractérisée en ce qu'un raccord (110), qui peut être 12 2607208 relié à au moins une utilisation de pression, communique, d'une part, indirectement avec la source de pression par l'intermédiaire d'une paroi mobile telle qu'un piston (125) ou un diaphragme (1 0) et, d'autre part, directement avec le raccord de source de pression (101) en passant par une valve à siège précontrainte (104, 106) 6. Valve de réglage de jeu selon la revendication 5, caractérisée en ce que le volume qui est déplaçable par la paroi mobile (125, 160) est égal au volume qui doit être évacué du dispositif d'utilisation de pression afin d'as- surer une ventilation du frein. 7. Valve de réglage de jeu selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu une autre valve à siège (113-114) qui peut être actionnée par la paroi mobile (125, 160). 8. Valve de réglage de jeu selon la revendication 7, caractérisée en ce que les deux valves à siège (104-106, 113-114) sont précontraintes à l'aide d'un ressort commun (107). 9. Valve de réglage de jeu selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston servant de paroi mobile est un piston différentiel (125) dont la surface (123) la plus grande recevant la pression peut être soumise à la pression de la source de pression. 10. Valve de réglage de jeu selon une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce qu'elle est utilisée en combinaison avec un dispositif de réglage des anneaux de friction (24, 25) d'un frein, notamment d'un frein à disque du type à garniture complète tel que revendiqué dans la revendication 2.