Brevet FR2691773A1 — publié le 19931203

La présente invention concerne les systèmes de freinage d'un volant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe dit "de rotation" par rapport à une embase, qui, dans une application particulièrement avantageuse, peuvent être utilisés comme systèmes de freinage de véhicules automobiles, aussi bien pour les véhicules légers que pour les véhicules lourds. Il est notamment déjà connu des systèmes de freinage de véhicules automobiles que les techniciens dénomment "freins à disque". Un frein à disque comporte au moins un disque fixé de façon directe ou indirecte par exemple à la jante d'une roue du véhicule, un étrier surmontant le bord extérieur du disque et comportant des pistons commandables en translation par rapport à ses deux pattes latérales, pour pincer le disque au moyen, généralement, de patins de friction, et des moyens de liaison rigides entre l'étrier et une pièce fixe appartenant au châssis du véhicule automobile. Ces systèmes de freinage sont couramment utilisés sur tous les véhicules automobiles tels que motocyclettes, automobiles, camions, autobus et autocars, etc. Bien que présentant des avantages incontestables par rapport aux autres systèmes de freinage connus, par exemple les freins à tambour, les freins à disque présentent néanmoins des inconvénients pour les véhicules lourds, comme les camions ou analogues. A titre d'exemple, on peut citer le fait que la pression du fluide pour la commande des pistons doit être très élevée pour obtenir une force de serrage des pattes latérales de l'étrier sur le disque qui permette de freiner dans des conditions optimales. C'est ainsi que, pour obtenir la force de serrage désirée, les véhicules tels que les camions comportent, par exemple, des systèmes pneumatiques à basse pression et des systèmes mécaniques à multiplication de forces. Fn ce qui concerne les véhicules comme les autobus ou analogues, le système de freinage par freins à disque selon l'art antérieur présente des inconvénients qui peuvent être très gênants et même dangereux. Pour exemple : le freinage de ce type de véhicule s'accompagne d'un effet de "pompage" qui est en fait une damnation d'assiette du véhicule, qui est très désagréable pour ses occupants et parfois dangereux quand il est nécessaire de freiner brutalement et qu'il n'existe que très peu d'espace entre l'avant du véhicule et l'obstacle qui le précède. La présente invention a ainsi pour but de réaliser un système de freinage d'un volant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe dit "de rotation" par rapport à une embase, qui permet d'éviter en grande partie les inconvénients mentionnés ci-dessus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système de freinage d'un volant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe dit "de rotation" par rapport à une embase, caractérisé par le fait qu'il comporte - une première couronne délimitée par deux faces planes latérales parallèles entre elles et perpendiculaires audit axe de rotation, et par deux bords respectivement extérieur et intérieur sensiblement cylindriques, l'axe de ladite première couronne étant sensiblement confondu avec ledit axe de rotation, - des moyens pour solidariser ledit volant à l'un des bords de ladite première couronne, - deux deuxième et troisième couronnes sensiblement centrées sur ledit axe de rotation, ces deux dites deuxième et troisième couronnes étant disposées de part et d'autre de ladite première couronne, - des moyens pour commander la translation des deux dites deuxième et troisième couronnes suivant une direction parallèle audit axe de rotation de façon à les approcher ou les éloigner de la première couronne, et - des moyens pour empêcher lesdites deuxième et troisième couronnes de pivoter par rapport à ladite embase. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif dans lesquels La figure 1 représente, dans une vue schématique et en coupe, un mode de réalisation d'un système selon l'invention, de freinage d'un volant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe dit "de rotation" par rapport à une embase, dans une application au freinage d'un véhicule automobile, et Les figures 2 à 4 représentent des vues en coupe du système selon la figure 1, respectivement référencées II-II, III-III et IV-IV sur la figure 1. Il est tout d'abord précisé que les figures représentent un seul mode de réalisation d'un système de freinage selon l'invention. En conséquence, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation des éléments qu'elles désignent. Le système de freinage selon l'invention illustré sur les figures 1 à 4 est décrit ci-après dans le cadre d'une application au freinage d'un véhicule automobile 1 en agissant par frottement sur la jante 2 de support d'un pneumatique 3, cette jante représentant le volant au sens de la présente invention, tandis que l'embase est constituée par le châssis 4 du véhicule. La jante 2 est animée d'un mouvement de rotation autour d'un axe 5 dit "de rotation" matérialisé par un arbre d'essieu 6 qui, dans cet exemple, est fixe par rapport au châssis 4. Le système de freinage comporte une première couronne 10 délimitée par deux faces planes latérales 11, 12 parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe de rotation 5, et par deux bords 13, 14 respectivement extérieur et intérieur sensiblement cylindriques, l'axe de cette couronne 10 étant atantageusement sensiblement confondu avec l'axe de rotation 5. Selon une caractéristique importante de l'invention, le système de freinage comporte des moyens 15 pour solidariser la jante 2 à l'un des deux bords 13, 14 de la première couronne 10. Dans l'exemple illustré, la jante 2 est reliée au bord extérieur 13. Ces moyens peuvent être par exemple constitués par des entretoises rigides en même matériau que celui dans lequel est réalisée la jante 2. Le système comporte en outre deux deuxième 16 et troisième 17 couronnes sensiblement centrées sur l'axe de rotation 5 et disposées de part et d'autre de la première couronne 10, des moyens 18 pour commander la translation de ces deuxième et troisième couronnes 16, 17 suivant une direction parallèle l'axe de rotation 5, de façon à les approcher ou à les éloigner de la première couronne 10, et des moyens 19 pour empêcher les deuxième et troisième couronnes de pivoter par rapport à l'embase, en l'occurrence le châssis 4 du véhicule 1. Il est précisé que, par couronne, notamment dans le cas des deux couronnes 16 et 17, on entend toute pièce rigide et solide formant, de façon directe ou indirecte, une boucle fermée entourant l'axe de rotation 5. Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens 18 pour commander la translation des deuxième et troisième couronnes 16, 17 suivant une direction parallèle à l'axe de rotation 5 comportent un manchon 20 sensiblement centré sur l'axe de rotation 5 et solidaire de la deuxième couronne 16 en passant dans l'espace 21 compris entre l'axe de rotation 5 et les bords intérieurs 14, 22, respectivement des première 10 et troisième 17 couronnes. Dans l'exemple de réalisation donné, le manchon est solidarisé à la deuxième couronne référencée 16, mais il est bien évident qu'il pourrait être solidaire de la troisième couronne 17. Dans ce cas, il serait orienté dans le sens contraire pour passer dans l'espace compris entre l'axe de rotation 5 et les bords intérieurs, respectivement des première et deuxième couronnes, le système de freinage étant en quelque sorte symétrique de celui qui est illustré par rapport à la première couronne 10. De même le manchon est représenté en étant solidaire du bord intérieur de la deuxième couronne 16. Mais si, par exemple, la première couronne 10 était solidaire de la jante 2 par son bord intérieur 14, le manchon serait alors avantageusement solidaire du bord extérieur de la deuxième couronne 16. Ces moyens 18 comportent en outre une première patte 23 solidaire du manchon 20 et formant épaulement par rapport à ce manchon. Cette première patte 23, avantageusement en forme de disque, est dans un plan 24 encadrant, avec la deuxième couronne 16, les première 10 et troisième couronnes 17. Les moyens 18 comportent enfin des moyens commandables 25 pour appliquer deux forces opposées entre la première patte 23 et la troisième couronne 17, suivant une même direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation 5. Ces moyens commandables 25 pour appliquer deux forces opposées entre la première patte 23 et la troisième couronne 17 sont avantageusement constitués par un vérin fluidique 40, du type hydraulique ou pneumatique, et des premiers 26 et seconds 27 moyens pour relier les deux extrémités 28, 29 du vérin 40, respectivement à la première patte 23 et à la troisième couronne 17. Dans le mode de réalisation illustré, les premiers moyens de liaison 26 du vérin, en son extrémité 28, avec la première patte 23 sont simplement constitués par des moyens de soudure ou analogues. Dans une réalisation préférentielle, le vérin 40 est constitué par une chambre fluidique annulaire délimitée par deux parois latérales intérieure 30 et extérieure 31 déformables, et par des moyens d'alimentation 34 en fluide hydraulique ou pneumatique. Les seconds moyens 27 pour relier l'extrémité 29 du vérin 40 à la troisième couronne 17 peuvent être simplement constitués par des moyens pour fixer l'extrémité 29 du vérin 40 sur cette troisième couronne, mais ils peuvent également être avantageusement constitués, comme illustré sur la figure 1, par une bague annulaire 32 solidaire du bord intérieur 22 de la troisième couronne 17 et centré sur l'axe du manchon 20, dans l'exemple illustré la bague 32 entoure le manchon, et par une seconde patte 33 solidaire de la bague 32 en formant un épaulement par rapport à cette bague, cette seconde patte 33 étant située entre la première patte 23 et la troisième couronne 17, les deux extrémités 28, 29 du vérin étant alors respectivement solidaires des première 23 et seconde 33 pattes. La seconde patte 33 est disposée entre la troisième couronne 17 et l'extrémité 47 de la bague 32 la plus éloignée de celle 48 qui est liée à cette troisième couronne 17. Quand la patte 33 est le plus éloigné de cette troisième couronne, c'est-à-dire située à l'extrémité 47 de la bague, comme illustré sur la figure 1, le vérin 40 est bien découplé thermiquement de cette couronne 17. Par contre, si la ventilation des couronnes 10, 16 et 17 est bonne, la patte 33 peut être confondue avec la troisième couronne 17, permettant une réalisation mécanique du système de freinage plus facile et une réduction de son encombrement global. Quant aux moyens 19 pour empêcher les deuxième et troisième couronnes de pivoter par rapport à l'embase, tout en les laissant libres en translation suivant une direction parallèle à l'axe de rotation 5, ils comportent, dans une réalisation avantageuse comme celle qui est illustrée, des dentures longitudinales 41, 42 solidaires respectivement de la face extérieure du manchon 20 et de la face intérieure de la bague 32. Ces dentures 41, 42 respectivement solidaires du manchon et de la bague coopèrent les unes dans les autres, figure 3, pour empêcher la rotation de la bague 32 et du manchon 20 l'un par rapport à l'autre, tout en leur laissant, l'un par rapport à l'autre, un degré de liberté en translation suivant l'axe de rotation 5. Elles empêchent ainsi toute rotation des deux couronnes 16, 17 l'une par rapport à l'autre, mais leur permettent de se translater parallèlement à l'axe 5 pour venir au contact de la première couronne 10 ou s'en éloigner. Ces moyens 19 comportent en outre des moyens de liaison rigide 43 empêchant la rotation de l'une des deuxième et troisième couronnes 16, 17 par rapport au châssis 4, qui peuvent être constitués, par exemple, par une biellette 44 fixée entre, par exemple, la première patte 23 et le châssis 4 (figure 1). Le système de freinage comporte en outre, comme il est connu de l'art antérieur, des moyens 50 pour favoriser la friction entre les deuxième et troisième couronnes 16, 17, et la première couronne 10. Ces moyens 50 sont constitués par au moins une pastille 51 en matériau de friction disposée, comme illustré sur la figure 1, sur les faces 45, 46 des deuxième et troisième couronnes 16, 17 en regard respectivement des faces latérales planes 11, 12 de la première couronne 10. Dans le mode de réalisation du système de freinage selon l'invention tel qu'illustré, il est possible de disposer ainsi plusieurs de ces pastilles 51, en les répartissant avantageusement de façon régulière sur chaque couronne 16, 17, dans le but d'obtenir une répartition homogène des forces de freinage. Il serait possible de placer les pastilles sur la première couronne 10, et ce serait alors les deux couronnes 16 et 17 qui viendraient frotter contre ces pastilles. Bien entendu, pour favoriser le glissement, notamment du manchon 20, sur l'arbre d'essieu 6, il est avantageusement prévu des moyens de liaison en glissement 60 entre la face intérieure 61 du manchon 20 et la face extérieure 62 de l'arbre d'essieu 6. Le système décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Il est tout d'abord précisé que, sur la figure 1, les pastilles de friction 51 sont représentées relativement éloignées des faces 11, 12 de la première couronne 10. En réalité, ces pastilles sont maintenues à faible distance de ces faces sous l'action d'un système de rattrapage de jeu automatique connu en luimême, non représenté par souci de simplification du dessin. Quand il est nécessaire d'effectuer un freinage, le vérin 40 est alimenté en fluide par les moyens 34 et ses deux extrémités 28, 29 tendent à s'éloigner l'une de l'autre. De ce fait, les deux faces 45, 46 des deux couronnes 16, 17 tendent à se rapprocher et à serrer de plus près la première couronne 10 en agissant sur elle avec une pression élevée qui, de façon connue, assure en elle-même le freinage de la rotation de la jante 2, et donc du véhicule. Pour arrêter le freinage, il suffit de supprimer la commande du vérin 40. La structure décrite ci-dessus confère au système de freinage par freins à disque selon l'invention divers avantages par rapport à ceux de l'art antérieur. Notamment, elle permet de réduire de façon importante l'effet de pompage mentionné au préambule de la présente description. Elle permet en outre d'utiliser une source de fluide de commande du vérin 40 à une pression beaucoup plus faible que pour les systèmes de freinage du type "freins à disque" de l'art antérieur. En effet, la force exercée par le vérin a une intensité F sensiblement égale au produit de la pression Pc du fluide par la section annulaire Sn de la chambre annulaire. La pression Pp qui s'exerce sur la première couronne 10 est, elle, égale au quotient de l'intensité F de la force exercée par le vérin, à la surface de contact Sp des pastilles avec cette première couronne. La valeur de cette pression Pp est donc: Pp = F/Sp soit Pp = Pc.S n/Sp. Comme la surface Sn peut être beaucoup plus grande que celle Sp des pastilles, la pression exercée sur la couronne peut être très élevée même en utilisant une pression Pc faible. Ceci explique le fait que la structure décrite ci-dessus offre la possibilité d'utiliser une pression de commande du vérin 40 plus faible que pour les systèmes de freinage selon l'art antérieur, et permet de réduire de façon importante les inconvénients, mentionnés au préambule de la présente description, de ces systèmes antérieurs. REVENDICATIONS 1. Système de freinage d'un volant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe dit "de rotation" par rapport à une embase, caractérisé par le fait qu'il comporte: - une première couronne (10) délimitée par deux faces planes latérales (11, 12) parallèles entre elles et perpendiculaires audit axe de rotation (5), et par deux bords respectivement extérieur (13) et intérieur (14), l'axe de ladite couronne étant sensiblement confondu avec ledit axe de rotation, - des moyens (15) pour solidariser ledit volant (2) à l'un des bords (13,14) de ladite première couronne (10), - deux deuxième (16) et troisième (17) couronnes sensiblement centrées sur ledit axe de rotation (5), ces deux dites deuxième et troisième couronnes étant disposées de part et d'autre de ladite première couronne (10), - des moyens (18) pour commander la translation des deux dites deuxième et troisième couronnes suivant une direction parallèle audit axe de rotation de façon à les approcher ou à les éloigner de la première couronne, et - des moyens (19) pour empêcher les deux dites deuxième et troisième couronnes de pivoter par rapport à ladite embase. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (18) pour commander la translation des deux dites deuxième (16) et troisième (17) couronnes suivant une direction parallèle audit axe de rotation (5) de façon à les approcher ou à les éloigner de la première couronne (10) comportent: - un manchon (20) sensiblement centré sur ledit axe de rotation, ledit manchon étant solidaire de la deuxième couronne (16), - une première patte (23) solidaire dudit manchon en formant, par rapport à lui, un épaulement, ladite première patte étant sensiblement dans un plan (24) encadrant, avec la deuxième couronne, les première et troisième couronnes, et - des moyens commandables (25) pour appliquer deux forces opposées entre ladite première patte (23) et la troisième couronne (17), ces deux dites forces ayant une même direction sensiblement parallèle audit axe de rotation. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens commandables (25) pour appliquer deux forces opposées entre ladite première patte (23) et la troisième couronne (17) sont constitués par un vérin fluidique (40) et des premiers (26) et seconds (27) moyens pour relier les deux extrémités (28, 29) dudit vérin, respectivement à ladite première patte et à ladite troisième couronne. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite première patte (23) est de forme circulaire et que ledit vérin (40) est constitué par une chambre fluidique annulaire délimitée par deux parois latérales intérieure (30) et extérieure (31) déformabIes. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens (27) pour relier ledit vérin à la troisième couronne (17) sont constitués par une bague annulaire (32) solidaire de ladite troisième couronne centré sur l'axe dudit manchon (20), et par une seconde patte (33) solidaire de ladite bague en formant, par rapport à elle, un épaulement, ladite seconde patte étant située entre ladite première patte (23) et ladite troisième couronne, les deux extrémités (28, 29) dudit vérin étant respectivement solidaires des deux dites première (23) et seconde (33) pattes. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens (19) pour empêcher les deux dites première et deuxième couronnes de pivoter par rapport à ladite embase (4) comportent des dentures longitudinales (41, 42) respectivement solidaires dudit manchon (20) et de ladite bague (32), ces dentures coopérant les unes dans les autres pour empêcher la rotation de la bague et du manchon l'un par rapport à l'autre, mais leur laisser, l'un par rapport à l'autre, un degré de liberté en translation suivant l'axe de rotation (5), et des moyens (43) de liaison rigide entre ladite embase (4) et l'une des deux dites deuxième et troisième couronnes. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens (50) pour favoriser la friction entre les deux faces (45, 46) des deuxième (16) et troisième (17) couronnes respectivement en regard des deux faces latérales (11, 12) de ladite première couronne (10). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ledit volant (2) est constitué par une roue d'un véhicule automobile animée d'un mouvement de rotation autour d'un arbre d'essieu (6) ayant son axe confondu avec ledit axe de rotation. 9. Système selon les revendications 2 et 8, caractérisé par le fait que ledit manchon (20) est monté autour dudit arbre d'essieu (6) et qu'il comporte des moyens de liaison en glissement (60) entre la face intérieure (61) dudit manchon et la face extérieure (62) dudit arbre d'essieu.