Brevet FR2689195A1 — publié le 19931001

Freins à courbe de freinage modulable La présente invention concerne un frein permettant d'obtenir aisèmment,à partir d'un même frein,une grande diversité de courbes de freinage. Il s'agit de freins pour lesquels le freinage d'un corps en mouvement par rapport au support du frein est obtenu par le frottement (l'un organe pressé très fortement sur le corps en mouvement par le frein.Cette pression est exercée généralement sort par des cylindres hydrauliques avec une pression hydrauli- tue variant avec. l'effort de freinage souhaité,soit par des ressorts,la variation de l'effort de freinage étant alors obtenue par la variation de la pression hydraulique dans des cylindres de frein qui s'opposent à l'action de ces ressorts, Qui sont généralement des rondelles-ressorts.Ces freins sont les freins de sécurité des funiculaires embarQués sur les wagons ou les freins des gros treuils,tels que les machines d'extraction dans les mines.Dans ces freins on libère rapidement un certain volume de fluide hydraulique jusques au contact des freins avec la poulie ou le rail,puis on régule le volume et la pression du fluide hydraulique résiduel.On peut ainsi transmettre un effort de frein nage croissant avec la réductlo71 de la pression hydraulique. L'organe de pression est dans c-e cas une mâchoire de frein.Ce peut être aussi un sabot de frein,un patin de frein,etc...on tout autre organe de frottement sous pression. épousant la forme de la surface d'application du freinage sur le corps en mouvement. Les organes de pression sont généralement revêtus d'une garniture de frein capable d'absorber l'échauffement induit par le frottement sur le corps en mouvement jusques à son arrêt.Les matériaux de friction qui constituent les garnitures permettent de différencier très nettement les coéfficients de frottement de ces garnitures sur le corps en mouvement.A titre d'éxemple, le freinage sur un rail réalisé avec une garniture en cuivre fritté correspond à un coéfficlent de frottement ègal à 0,2. Le freinage sur un rail réalisé avec une garniture en métal dur rapportée par crinitage,correspond à un coéfficient de frottement égal à 0,4, Pour réduire le dimensionnement des freins ou pour amélio- rer leur éfficacité,on peut souhaiter utiliser des garnitures de frein ayant un coéfficient de frottement élevé. On peut aussi,à I'évidence,souhaiter donner aux personnes transportées sur les véhicules à freiner des conditions de freinage qui ménagent leur confort,grâce à des efforts de freinage initiaux doux et donc disposer dans une première phase de freinage de coéfficients de frottement nettement plus faibles.L'ini tiation deux freinage doux dans une première phase de l'inter- Invention d'un freinage de sécurité permet en outre aux passagers de se préparer au freinage plus puissant qui suivra dans un dé- lai raisonnable. Pour atteinre ce but d'un freinage en deux phases,dont une phase initiale à freinage doux,le dispositif selon l'inven- tion fait intervenir succrssivement au cours du freinage desgarnitures à faible coéfficient de frottement et des garnitures à fort coéfficient de frottement.Dans ce but,Ie dispositif selon l'invention,dédouble l'organe de pression d'une part en une machoire revêtue dgune garniture à faible coéfficient de frottement et d'autre part en une seconde mâchoire revêtue d'une garniture à coéfficient de frottement plus élevé,les plans de frottement des deux garnitures étant maintenus écartés par un ressort,antagoniste entre les deux mâchoires.Les deux mâchoires peuvent coulisser l'une dans l'autre jusques à coincidence des plans de frottement des deux garnitures, en comprimant le ressort antagoniste.Cette compression est bien entendu réalisée par le frein.Jusques à la valeur C de effort de compression du ressort antagoniste qui correspond à la mise en coincidence des plans de frottement des deux garnitures,l'effort de freinage est égal au produit de cet effort de compression par le coéfficient de frottement de la première garniture de freinage au contact-A la coincidence des deux plans,l'effort de freinage est é- gal au produit de C par le même coéfficient de frottement.Au delà,pour tout effort C + #C transmis par le frein,l'effort de freinage est égal à la somme du produit de C par le coéfficient de frottement de la première garniture au contact et du produit de #C par le coéfficient de frottement de la seconde garniture L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après,à titre d'éxemples non limitatifs,qui permettra d'en dégager les avantages et caractèristiques secondaires: Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'un premier mode de réalisation du dispositif. de freinage selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif de freinage selon l'invention,suivant un mode de réalisation qui permet de faire varier la compression initiale du ressort antagow niste entre les deux mâchoires,de faire varier également la course de compression de ce ressort. - la figure 4 est une vue en coupe dgun dispositif de freinage selon l'invention,suivant un autre mode de réalisation que celui de la figure 3 mais offrant- les mêmes possibilités, - la figure 5 est une vue en coupe d'un dispositif de freinage selon l'invention,différant du mode de réalisation de ceux des figures 3 et 4 mais présentant les mêmes possibilités. - la figure 6 donne,à titre d'éxemples,trois des courbes de freinage parmi beaucoup d'autres que l'on peut obtenir à partird'un même frein réalis-é selon l'ue quelconque des modes de réalisation des figures 3 ou 4 ou 5 En se reportant tout d'abord à la figure 1,on voit un dispositif de frein 1 selon l'znvention,actionné par l'arbre d'attaque 2 du freinage dispositif comporte d'une part une machoire avant 3 munie d'une garniture de frein 4 et d'autre part une mâchoire arrière 5 dans laquelle peut coulisser la mâchoire avant 3..La mâchoire arrière 5 est munie d'une garniture de frein 6 dont le coéfficient de frottement diffère de celui de la garnitur e 4 La figure 2 donne une vue en coupe du dispositif repré- senté sur la figure 1.On y retrouve la mâchoire avant 3 qui peut coulisser dans la mâchoire arrière 5 en comprimant le ressort antagoniste entre les mâchoires avant et arrière,ici re présenté sous la forme des rondelles-ressorts 7.La mâchoire arrière 5 comporte un épaulement g destiné à empêcher la sortie de la mâchoire avant de la mâchoire arrière.On a représenté sur la figure 2 deux dispositifs,c'est à dire deux organes de pres sion,en vis-à-vis,de part et d'autre du corps mobile par rapport. au frein 9 sur lequel le freinage doit s'effectuer.Ce freinage peut être décomposé en deux temps - un premier temps,très bref,qui voit la mise en con tact des garnitures 4 avec la corps 9 - un; second temps,celui du freinage proprement dit qui voit la croissance de l'effort de freinage,obtenue par la réduction régulée de Ia pression hydraulique dans les cylindres en opposition aux ressorts moteurs des freins,non figurés sur les dessins 1 à 5 et qui développent en tout état de cause au niveau des dispositifs figurés des efforts bien supérieurs à ceux nécessaires pour comprimer le ressort 7a croissance de cet effort du frein partir (lu contact des garnitures 4,se traduit par la comoression prngressive du ressort 7 et donc. par l'avancée progressive de la mâchoire arrière 5 vers le corps 9.Tant que le contact de la garniture C avec le corps 9, obtenu pour la valeur C de l'effort de compression du ressort 7 n'est pas réalisé,le freinage résulte du contact de la seule garniture 4 et donc ne dépend que des caractèristiques de frottement de cette garnlture 4 sur le corps 9 et de l'effort de compression du ressort 7.Lorsque effort transmis par le frein au miveau du dispositif,autrement dit au niveau de l'arbre 2 dépasse C d'une valeur #C,l'effort de freinage résulte d'une part du frottement de la garniture 4 sur le corps 9 sous un effort C et d'autre part du frottement de la garniture 6 sur le corps 9 sous un effort #C.On voit sur la figure 2 que cet effort de freinage dépend de la compression initiale du ressort 7 et de la course de coulissement de la mâchoire 3 dans la machoir 5,autrement dit de la distance séparant,frein ouvert, les plans de frottement des garnitures 4 et 6 des mâchoires avant et arrière, La figure 3 représente un dispositif selon l'invention,à section circulaire, où la mâchoire arrière 5 est munie d'un fi- letage 10 sur lequel est vissée une bague 11 d'appui du ressort antagoniste 7La mâchoire avant 3 possède un épaulement 12 qui butte sur une autre bague 13 vissée sur le filetage 10v0n voit sur la figure 3 que par le vissage des bagues 1 et 13 sur le filetage 1 0,on peut faire varier et la course de coulissement de la mâchoire avant 3 et la compression initiale du ressort 7, La figure 4 représente une vue en coupe d'un dispositif selon linvention,suivant un autre mode de réalisation,ou la mâchoire avant 3 est percée d'un trou fileté t4 dans lequel s'engage un boulon 15 qui prend appui sur la face extérieure de la mâchoire arrière 5.Ceci permet à la fois de bloquer la course vers L'extérieur de la mâchoire avant 3 et de régler la course de coulissement de cette même mâchoire.Une cale 16 d'ap- pui du ressort 7:. est réglée en position au moyen des vis 17 traversant les filetages 18 de la mâchoire arrière 5.Grâce aux vis 17 et au boulon 15,on peut donc,là encore,régler facilement compression initiale du ressort 7 et course de la mâchoire 3, La figure 5 représente une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention,où à la différence des dispositifs des figure res 3 et 4,la mâchoire avant 3 est située à l'extérieur du dispositif et la mâchoire arrière 5 à l'intérieur.Pour l'appui du ressort 7 sur la mâchoire arrière 5,on retrouve la bague vissée 1 1 Pour régler la course de coulissement de la mâchoire avant 3 sur la mâchoire arrière 5, on insère la cale 19 d'espacement dont ltépaisseur correspond à la course souhaitée La figure G donne trois éxemples parmi beaucoup d'autres possibles de courbes de freinage obtenues à partir d'un seul et même frein selon l'invention et suivant l'un quelconque des modes de réalisation des figures 3,4 et 5.Les courbes A et B correspondent à la même course de coulissement de la mâchoire avant 3 mais la courbe A correspond à une compression initiale plus faible du ressort 7.Les courbes A et D correspondent à la même compression initiale des ressorts 7 mais la courbe D correspond à une course de coulissement plus courte de la mâchoire avant 3.La courbe D peut également se déduire de la courbe A par usure des garnitures 4. On vient de mettre en évidence dans l'alinéa précédent un important et nouvel avantage des dispositifs selon l'invention, à savoir que l'usure des garnitures 4 des mâchoires avant 3,à la différence de tous les autres freins,se traduit par une plus grande éfficacité du freinage.Cet avantage s'ajoute à celui dé- jà exposé,de conjuguer un freinage initial doux,synonyme de freinage confortable pour les passagers,avec un freinage final puissant qui permet de réduire 1- dimensionnement des freins donc. leur coût, Le dispositif selon l'invention est applicable à tous les dispositifs de freinage hydraulique et plus particulièrement aux. freinages des funiculaires et des ascenseurs inclinés. REVENDICATIONS 1-. Dispositif de freinage dans lequel l'effort de freinage est obtenu en appliquant, avec une force dont l'intensité peut varier,un organe de frottement sur un corps en mouvement relatif par rapport au support du frein,caractérisé en ce que l'organe de frottement est constitué de deux mâchoires@une machoi- re avant (3) et une mâchoire arrière (5)- plus éloignée du corps en mouvement (9) et en ce que la mâchoire avant (3) peut coulis ser par rapport à la mâchoire arrière (5) jusques à coincidence des plans de frottement des deux mâchoires en comprimant un ressort(7) dont effort de compression correspondant à cette cown- cidence demeure inférieur à l'effort développé par le frein au niveau de l'organe de frottement et caractérisé encore en ce que les mâchoires avant et arrière soEt revêtues de garnitures de freinage ayant des caractèristiques de frottement sur le corps C9) en mouvement différentes. 2-. Dispositif. de freinage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'appui du ressort (7) sur l'une des mâchoires est obtenu au moyen d'-une bague (11) déplaçable par vissage sur cette mâchoire. 3-. Dispositif de freinage selon la revendication 1 caractèrisé en ce que l'appui du ressort (.7) sur l'une des mâchoires est ob- tenu au moyen d'une cale d'appui,réglée en position par des vls (17) vissées sur des filetages traversant cette mâchoire, 4-. Dispositif- de freinage selon la revendication 1 caractèrisé en ce que l'appui du ressort (7) sur l'une des mâchoires est réalisé au moyen d'une cale d'appui réglée en position au moyen d.'une cale d'épaisseur entre la cale d'appui et un épaulement ou le fond de la mâchoire- 5-. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que Ia position relative des deux mâchoires,frein ouvert,est obtenue au moyen d'une cale (13) vissée sur L'une des deux mâchoires,l'autre mâchoire venant en butée sur cette cale (13) par son épaulement (12) sous la poussée du ressort (7). 6-. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4 caractèrisé en ce que la position relative des deux mâchoires,frein ouvert,.est obtenue au moyen d'au moins un boulon (15) vissé dans l'une des deux mâchoires et libre de coulisser dans l'autre,dans le sers de la compression du ressort (7). 7 Dispositif de freinage selon Prune quelconque des revendications 1 à 4 caractèrisé en ce que la position relative des deux mâchoires,frein ouvert, est obtenue au moyen d'une cale (19) -prenant appui d'une part sur lluee des deux mâchoires et d'autre part sur un épaulement de l'autre mâchoire et en ce que l'épaisseur de cette cale correspond à la compression voulue comme compression initiale du ressort (7).