Brevet FR2638133A1 — publié le 19900427

La présente invention concerne un dispositif de freinage de sécurité d'un mobile, que ce dernier soit auto-moteur, auquel cas le dispositif est embarqué, ou tracté par un organe extérieur (câble > chaîne... ). Dans ce cas, le dispositif de freinage peut être monté soit sur le mobile, soit sur un treuil de traction, soit enfin sur une poulie associée à un câble auxiliaire de parachute comme par exemple, pour un ascenseur ou un monte-charge. Le frein de sécurité est un dispositif connu en lui-même, dont le principe réside dans la libération d'un mécanisme armé au préalable, qui actionne directement ou Indirectement le rapprochement d'un ou plusieurs corps de friction, dans le cas oo le mobile a dépassé une valeur de consigne (vitesse ou longueur de course).On connait plusieurs types de mécanismes d'actionnement, qui comportent soit un mécanisme à ressorts qui est verrouillé dans un état d'énergie accumulée, soit un mécanisme de contrepoids immobilisé dans une position "haute". Les moyens de verrouillage ou d'immobilisation comprennent, au moins pour certains d'entre-eux, un circuit hydraulique engendrant - une pression s'opposant à la libération de l'énergie accumulée par le mécanisme d'actionnement des organes de freinage. La pression de ce circuit disparait ou est réduite en réponse à un signal d'arrêt d'urgence émis par un capteur, par exemple de survitesse ou de position du mobile.Ces dispositifs connus présentent l'inconvénient de mettre en oeuvre des capteurs électriques ou électroniques qui sont relativement fragiles et donc demandent un entretien et une maintenance importants. L'invention entend proposer un dispositif de construction et d'entretien beaucoup plus simples, qui peut être mis en oeuvre sur de nombreux mobiles. A cet effet, I'invention a donc pour objet un dispositif de freinage de sécurité d'un mobile comportant au moins un organe actif coopérant par friction avec un organe passif, l'organe actif etant maintenu éloigné de I'organe passif par un fluide incompressible s'opposant à l'effet d'un élément moteur accouplé à l'organe actif et tendant à appliquer l'organe actif contre l'organe passif, dans lequel le fluide incompressible est enfermé dans un circuit possédant une portion frangible qui, brisée pour mettre en service le dipositif de freinage de sécurité, constitue une ouverture d'échappement hors du circuit pour le fluide incompressible. De manière à pouvoir régler la vitesse d'application des freins de sécurité, le circuit comporte en amont de la partie frangible, une restriction de passage de section réglable. La portion frangible est située sur la trajectoire empruntée par un heurtoir dont le mouvement est dépendant de celui du mobile a freiner, lorsqu'une valeur de consigne du mouvement du mobile est atteinte ou dépassée. Si cette valeur de consigne est une vitesse, le heurtoir est constitué par l'une quelconque d'une pluralité de masselottes d'un régulateur de vitesse centrifuge comprenant un disque rotatif dans un plan sensiblement vertfcal, accouplé au mobile a freiner et pourvu de plusieurs guides radiaux dans chacun desquels une masselotte allongée est montée coulissante entre deux positions radlales extrêmes Pour pouvoir ajuster la trajectoire des masselottes sur le régulateur, affin par exemple de prendre en compte les dispersions dues aux tolérances de fabrication, chaque masselotte est tubulaire et comporte une masse intérieure réglable en position le long de son axe. Pour pallier un mauvais fonctionnement, dû par exemple à un grippage des masselottes dans leur guide sur le disque du régulateur, ce dernier comporte un organe de détection des masselottes dans leur position radiale la plus proche du centre du disque tournant, disposé en regard de la partie inférieure de ce dernier. Dans le cas ou la valeur de consigne est une position correspondant à une fin de course, le heurtoir est constitué par une butée dont la trajectoire est sécante de celle de la portion frangible, lorsque le déplacement du mobile a dépassé cette position. L'invention sera mieux comprise au cours de la descriptlon donnée ci-après à titre d'exemple non-limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'un premier mode de réalisation d'un moyen de déclenchement du dispositif de freinage selon l'invention - la figure 2 représente schématiquement une variante de réalisation du moyen de la figure 1, doté d'un organe de réglage de la vitesse d'application des frefns - la figure 3 représente un régulateur conforme à l'invention - la figure 4 représente une réalisation particulière d'une masselotte mise en oeuvre dans le régulateur de la figure 3 En se reportant tout d'abord b la figure 1, on voit un élément moteur comprenant un vérin 1 dont le piston 2 est prolongé par une tige 3 qui est attelée à l'organe actif d'un dispositif de freinage conforme à l'invention. Cet organe actif peut être la tige 3 elle-même portant à son extrémité libre un corps de friction (non représenté), placé en regard d'une surface de friction solidaire de ou entraînée par le-mobile à freiner (également non représentée). L'organe actif peut également être un élément séparé qui est maintenu éloigné de l'élément passif du frein par la tige 3 du piston qui agit comme un doigt de verrouillage de cet élément séparé, à l'encontre de l'effet d'un accumulateur d'énergie (ressort, contre-poids...) qui tend à rapprocher l'organe actif de l'organe passif. Le piston 2 divise le cylindre la du vérin 1 en deux chambres 5 et 6, la chambre 5 étant équipée d'un ressort 7 (ici un empilage de rondelles Belleville) dont l'effet tend a faire sortir la tige 3, la chambre 6 étant une chambre hydraulique de blocage du piston 2, fermée de manière étanche. Cette chambre 6 possède une extension 8 sous forme d'un appendice frangible, faisant saillie hors du cyllndre la du vérin. On notera que, dans le cas par exemple oci la tige 3 est l'organe actif du dispositif de freinage, on peut mettre en oeuvre plusieurs vérins I agissant ensemble sur le corps de friction, les chambres 6 étant réunies par un circuit hydraulique commun qui comporte l'appendice frangible susdit.On comprend que le falt de brlser l'appendice purge la chambre 6 ou'le circuit auquel les chambres sont connectées, permettant ainsi la libération de l'énergie stockée par le ressort dans la ou les chambres 5, qui engendre la sortie des tiges 3 et, en conséquense, l'activation du dispositif de freinage. L'appendice frangible 8 doit être cassé au moment où le frein doit être mis en service, c'est-à-dlre par un heurtoir dont la trajectoire interfère avec celle de l'appendice, lorsque le mobile à freiner est a l'extérieur de sa plage normale de fonctionnement (survitesse ou longueur de course anormale). On comprend qu'il faut établir un mouvement relatif entre l'appendice et le heurtoir qui soit dépendant du facteur de déclenchement du frein de sécurité. Dans le cas d'une fin de course, le heurtoir peut être constitué par une butée fixe située sur le trajet du mobile, qui porte de manière embarquée le frein équipé de son dispositif de déclenchement, notamment si le mobile est automoteur. Dans le cas d'un mobile tracté, le frein peut être situé au niveau du treuil, ou d'un cable de parachute, et la butée portée par le mobile pour briser le tube frangible installé de manière fixe sur la structure de guldage du mobile. A la figure 2, on a représente une portion frangible 8 (par exemple un tube en verre), montée sur le vérin t par l'intermédiaire d'un organe 19 de réglage de la section de passage du fluide, permettant ainsi de régler la vitesse d'application du frein, si le vérin actlonne directement le frein, ou d'ajuster le temps de réponse de l'installation dans le cas où le vérin n'est qu'un verrou de retenue du système de freinage en position armée. S'il s'agit de freiner le mobile en cas de survitesse, le heurtoir sera porte par un dispositif sensible à la vitesse, tel qu'un régulateur à boules ou à masselottes, dont les trajectoires s'établissent sur des courbes différentes selon la vitesse de rotation du régulateur. La figure 3 représente schématiquement, vu de face, un régulateur conforme à l'invention. Ce dernier comporte un disque I O, entraîné en rotation autour d'un axe 11 horizontal. L'entraînement du disque peut être réalisé soit par roulement sur un guide fixe du mobile, soit par te déroulement d'un câble lié au mobile, qu'il s'agisse du câble de traction si le mobile est tracté, ou d'un câble auxiliaire, par exemple de parachute. Le disque tourne donc à une vitesse proportionnelle à la vitesse du mobile. Le disque 10 comporte des guides radiaux t2 dans lesquels des masselottes cylindriques 13 sont montées à coulissement. La figure 4 illustre le détail de construction de l'une de ces masselottes. II s'agit d'un tube 14, pourvu d'une collerette 15 à chacune de ses extrémités, délimitant la longueur de coulissement de la masselotte dans le guide 12. A l'intérieur du tube 14, on a logé une masse 16 dense (par exemple en plomb), qui représente la plus grande partie de la masse de la masselotte, le tube 14 pouvant être en une matière ayant un faible coefficient de frottement avec la matière formant le guide 12. Le réglage de la position de la masse de plomb dans le tube permet de régler précisément la trajectoire de chaque masse lotte, ou plus exactement, la trajectoire de son centre de gravité. On peut ainsi, au montage, compenser les dispertion dues aux tolérances de fabrication. Le disque de la figure 3 possède six masselottes; il pourrait en comporter plus ou moins, selon les cas d'utilisation. La courbe décrite par le centre de gravité de chaque masselotte, lorsque le disque tourne dans le sens A, est représentée en trait mixte sur la figure 3. Cette courbe résulte des actions conjuguées de la force centrifuge de l'effet de la pesanteur et de la résistance au coulissement de la masselotte dans son guide du fait des frottements, Pour une première vitesse donnée, la partie 17a de cette courbe est celle pendant laquelle l'effet de la pesanteur devient prépondérant par rapport à la force centrifuge et à la résistance due aux frottements. La masselotte passe alors de sa position radialement la plus extérieure (arc de cercle 17b) à sa position la plus intérieure (arc de cercle 17c). Lorsqu'on augmente la vitesse du disque, la transition entre le niveau 17E et le niveau 17ç se décale dans le sens A de rotation, car la force centrifuge à vaincre est plus Importante. La zone de transition entre ces deux niveaux s'établit sur la courbe 17d ou 17e selon la valeur de la vitesse. On comprend alors que l'on puisse placer la portion frangible 8 du dispositif de la figure 1 à proximité de la trajectoire de transition 17a t 7d, correspondant à la vitesse limite pour laquelle on souhaite le déclenchement du frein de sécurité. Pour être assuré que le régulateur de la figure 3 remplit son rôle de manière certaine, on place en regard de la partie inférieure du disque 10 un capteur 18 de détection de la présence d'une masselotte qui n'aurait pas retrouver sa position radiale la plus extérieure, par suite d'un grippage dans le guide 12. L'action de ce capteur est de déclencher un signal de défectuosité du fonctionnement du régulateur qui peut conduire soit à l'arrêt de l'installation, soit à un déclenchement auxiliaire du frein, soit à la mise en route d'une alarme, obligeant à intervenir sur le dispositif. Dans le cas où une masselotte est retenue dans sa position radlalement la plus extérieure, du fait d'un grippage, le régulateur fonctionne en sécurité positive, c'est-à-dire que le frein est actionné, puisque la portion frangible est brisée par cette masselotte, même pour une vitesse normale de fonctionnement, la trajectoire de la masselotte étant le cercle correspondant å l'arc 17b. On comprend qu'un tel fonctionnement n'est possible que pour une plage déterminée de variation de vitesse angulaire, pour un disque 10 donné et pour des masselottes déterminées. Or il est avantageux de prévoir un disque 10 aussl petit que possible.Dans certaines applications, si la vitesse du mobile est importante, I'accouplement du disque à l'organe moteur dont la vitesse est celle du mobile, comprendra un réducteur pour que la vitesse de rotation du disque soit compatible avec ses dimensions.et les caratéristiques des masselottes. Un mobile peut être équipé d'un dispositif de freinage en cas de survitesse, d'un dispositif de freinage en cas de dépassement d'une limite de trajet, ou des deux. Dans ce dernier cas, les organes de frein seront de préférence les mêmes; seuls les organes de déclenchement seront séparés. Ainsi, pour prendre un exemple, une cabine d'ascenseur peut être équipée d'un câble parachute qui-est fixé à la cabine et qui entraîne en rotation une poulie montée sur un axe fixe, en haut de l'installation.Cette poulie est accouplée å un régulateur semblable à celui de la figure 3, et peut être freinée par un frein, agissant ainsi sur le câble parachute, et possèdant un organe de déclenchement dont le circuit hydraulique comporte au moins deux portions frangibles, l'une en regard du régulateur, et l'autre à la fin de la course descendante de la cabine de l'ascenseur.On pourrait meme prévoir une troisième portion frangible à l'autre extrémité de la course de l'ascenseur, s'il fallait le protéger contre un entrainement excessif dans le sens de la montée, dû à une trop faible charge de la cabine d'ascenseur conjuguée à une défaillance du système d'entrainement et de son frein, la cabine étant entraînée par la descente du contre-poids devenu prépondérant. II est en effet très possible d'inclure dans le circuit hydraulique une canalisation de liaison fixe, courant le long de la cage de l'ascenseur, reliant les deux parties frangibles du circuit. On notera que la remise en service de l'installation, après le déclenchement de la sécurité, est extrèmement simple. Il suffit en effet de remplacer le tube brisé et de regonfler le circuit hydraulique à sa pression nominale par le moyen d'une simple pompe à main. L'invention n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée. Elle couvre au contraire des variantes qui peuvent lui être apportées sans sortir de son esprit, comme par exemple, le cas où le circuit hydraulique est remplacé par un circuit pneumatique. Le capteur 18 peut également etre constitué par une portion frangible du circuit hydraulique ou pneumatique, pouvant être ainsi brisée par une masselotte coincée dans son guide. REVENDtCATIONS 1 - Dispositif de freinage de sécurité d'un mobile comportant au moins un organe actif coopérant par friction avec un organe passif, l'organe actif etant maintenu éloigné de l'organe passif par un fluide incompressible s'opposant à l'effet d'un élément moteur (7) accouplé à I'organe actif et tendant à laisser s'appliquer l'organe actif contre l'organe passif, caractérisé en ce que le fluide incompressible est enfermé dans un circuit (6) possédant une portion frangible (8) qui, brisée pour mettre en service le dipositif de freinage de sécurité, constitue une ouverture d'échappement pour le fluide incompressible hors du circuit (6). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit comporte en amont de la partie frangible, une restriction (19) de passage de section réglable. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la portion frangible (8) est située sur la trajectoire empruntée par un heurtoir (13) dont le mouvement est dépendant de celui du mobile à freiner, lorsque une valeur de consigne du mouvement du mobile est atteinte ou dépassée. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le heurtoir est constitué par l'une quelconque d'une pluralité de masselottes (13) d'un régulateur de vitesse centrifuge comprenant un disque rotatif (10) dans un plan sensiblement vertical accouplé au mobile à freiner pourvu de plusieurs guides radiaux (12) dans chacun desquels une masselotte (13) allongée est montée coulissante entre deux posltlons radlales extremes. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérlsé en ce que chaque masselotte est tubulaire (14) et comporte une masse intérieure (16) réglable en position le long de son axe. 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de détection (18) des masselottes (13) dans leur position radlale la plus proche du centre (Il) du régulateur disposé en regard de la partie inférleure du disque tournant( 10). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le heurtoir est constitué par une butée dont la trajectoire est sécante de celle de la portion frangible (8), lorsque le déplacement du mobile a dépassé une limite déterminée.