Brevet FR2706957A1 — publié le 19941230

DISPOSITIFS DE FREINAGE ET D'ACCOUPLEMENT A SURFACES DE FRICTION TRONCONIQUES La présente invention a pour objet des dispositifs de freinage et d'accouplement à surfaces de friction tronconiques. Il peuvent convenir à tous les mécanismes ou machines nécessitant des dispositifs de freinage ou d'embrayage, mais sont en tout premier lieu destinés à l'équipement des véhicules routiers tels que motocyclettes, voitures, camions cars, ou autres tels que chemins de fer ou avions. Dans le domaine des transmissions mécaniques, un progrès décisif a été accompli lorsque les courroies plates, associées avec des poulies à surface cylindrique, ont été remplacées par des courroies trapézoïdales et des roues à gorges permettant d'obtenir une efficacité très supérieure et un rendement meilleur avec un encombrement plus faible. C'est cette constatation qui a amené l'inventeur à concevoir le principe des dispositifs décrits dans la présente demande. A l'heure actuelle, les freins ou embrayages comportent généralement des surfaces de friction planes ou cylindriques nécessitant, pour être efficaces, des efforts de pression très importants, ce qui entraîne une durée de vie réduite des éléments d'usure (plaquettes de freins ou disques d'embrayage), et peut aller jusqu'à provoquer des déformations causant des vibrations très gênantes pour les utilisateurs. La présente invention supprime tous ces inconvenients. En effet, elle permet de réaliser des dispositifs d'accouplement ou de freinage dont l'efficacité et la durée de vie sont sensiblement supérieures à celles des systèmes actuels, tout en demandant énergie plus faible que ces derniers. En outre le concept utilisé permet de diminuer notablement la perte d'adhérence par échauffement. Elle est constituée par des organes de freinage ou d'accouplement comportant au moins deux couples de surfaces de friction symétriques tronconiques, agencées de manière à entraîner un effet d'autoblocage lorsque lesdites surfaces de friction entrent en contact. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente un frein 'a tambour" vu de côté, la figure 2 est une coupe partielle agrandie suivant les flèches A-A de la figure précédente, la figure 3 montre de profil un disque de frein conforme à l'invention, la figure 4 est une coupe perpendiculaire à l'axe de rotation, suivant les flèches B-B de la figure 3 et la figure 5 représente en coupe axiale un embrayage à surfaces de friction tronconiques. Les dispositifs d'embrayage ou de freinage, en particulier dans le domaine des véhicules routiers, sont constitués pour l'essentiel de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, dont l'un au moins est rotatif, et comportant chacun une ou plusieurs surfaces pouvant entrer en contact avec une ou plusieurs surface correspondantes de l'autre élément, ou au contraire s'écarter d'elles, la ou les surfaces de l'un des éléments (mâchoire de frein ou disque d'embrayage) portant en général une garniture d'usure 1, 11, remplaçable ou non. L'invention est applicable aussi bien aux freins à tambour (figures 1 et 2), qu'aux freins à disque (figures 3 et 4) ou aux embrayages (figure 5). Sur les figures 1 et 2 on peut voir un frein à tambour selon l'invention constitué du tambour 2 proprement dit, solidaire de la roue, et de mâchoires 3 articulées pouvant s'écarter l'une de l'autre grâce à un piston 4, de manière à venir s'appliquer sur la partie interne du tambour dans le but de le ralentir ou de le stopper par frottement. La face périphérique interne du tambour 2 est pourvue de deux surfaces de friction 5 tronconiques se faisant face, symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, formant une gorge annulaire de section trapézoïdale. Les mâchoires 3 comportent deux garnitures d'usure 1 de préférence remplaçables, dont les surfaces externes sont également tronconiques de manière à s'appliquer sur les surfaces de friction 5 du tambour lorsque lesdites mâchoires sont écartées par le piston 4. Une fois les garnitures d'usure 1 en contact avec les surfaces de friction, les mâchoires subissent, en raison du frottement, un couple tendant à les écarter d'avantage, ce qui produit un effet d'autoblocage diminuant ainsi la pression à appliquer sur le piston 4. En outre, il est évident que pour un tambour de même dimension, les surfaces en contact seront plus importantes que dans le cas d'un tambour classique cylindrique, ce qui améliore sensiblement l'efficacité du dispositif. Le principe est exactement le même pour le frein à disque (figures 3 et 4). Le disque est en fait constitué d'une roue 7 à gorge trapézoïdale périphérique externe formée également de surfaces de friction 5 tronconiques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. La mâchoire 3 est semblable à celle du frein à tambour, l'application de ses garnitures d'usure 1 sur les surfaces tronconiques étant également obtenue au moyen d'un piston 4. Elle pourra avantageusement être oscillante autour d'un pivot fixe 8, ce qui, par rapport aux freins à disque habituels, simplifie sa fabrication et augmente nettement sa fiabilité. On peut envisager de monter plusieurs mâchoires 3 sur une même roue. Dans le cas de l'embrayage (figure 5), une gorge trapézoïdale annulaire interne sera formée par les deux éléments 9, 9' du volant moteur. Le disque 10 comportera des garnitures d'usure annulaires 11 tronconiques s'adaptant sur les surfaces de friction 5 formant les côtés de la gorge trapézoïdale. Dans le cas particulier, l'intérêt principal du système réside dans le fait qu'il est auto-centreur, ce qui diminue fortement les risques de "broutage". Les gorges trapézoïdales formées par les surfaces de friction tronconiques peuvent être multiples sur un tambour ou un disque de frein unique, permettant ainsi de diminuer le diamètre du frein et donc son encombrement, ce qui peut faciliter la conception de certaines réalisations. De même un embrayage selon l'invention peut comporter plusieurs disques et plusieurs gorges trapézoïdales. L'efficacité des dispositifs décrits ciavant peut être accrue par rainurage et/ou perçage des surfaces de friction dans le but d'améliorer respectivement l'adhérence et le refroidissement. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des équipements similaires. REVENDICATIONS 10. Dispositifs de freinage et d'accouplement à surfaces de friction tronconiques, destinés en particulier à l'équipement des véhicules routiers mais pouvant s'appliquer à tous les mécanismes ou machines nécessitant des dispositifs de freinage ou d'embrayage, constitués de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, dont l'un au moins est rotatif, caractérisés en ce que les deux éléments constitutifs comportent chacun au moins deux surfaces tronconiques (1, 5, 11) symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, chaque surface d'un élément pouvant entrer en contact avec une surface correspondante de l'autre élément, deux surfaces tronconiques de l'un des deux éléments formant une gorge annulaire de section trapézoïdale. 20. Dispositif de freinage selon la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'il est constitué, d'une part d'un tambour (2) dont la face périphérique interne est pourvue d'au moins un couple de deux surfaces de friction (5) tronconiques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et formant au moins une gorge annulaire de section trapézoïdale et, d'autre part de mâchoires (3) articulées pouvant s'écarter l'une de l'autre grâce à un piston (4) et dont les surfaces externes, également tronconiques, sont disposées de manière à pouvoir s'appliquer sur les surfaces de friction (5) du tambour lorsque lesdites mâchoires sont écartées par le piston (4). 30. Dispositif de freinage selon la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'il est constitué d'une roue (7) comportant au moins une gorge trapézoïdale périphérique externe formée de surfaces de friction (5) tronconiques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, et d'au moins une mâchoire (3) dont les surfaces externes tronconiques sont disposées de manière à pouvoir s'appliquer sur les surfaces de friction (5) de la roue (7). 40. Dispositif de freinage selon la revendication 3, se caractérisant par le fait que la ou les mâchoires (3) sont oscillantes autour d'un pivot fixe (8). 50. Dispositif d'embrayage selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les éléments (9, 9') du volant moteur forment au moins une gorge trapézoïdale annulaire interne formée de surfaces de friction (5) tronconiques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, et qu'il comporte au moins un disque (10) comportant des garnitures d'usure annulaires (11) à surfaces externes tronconiques s'adaptant sur les surfaces de friction (5) formant les côtés de la gorge trapézoïdale. 60. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les surfaces tronconiques de l'un des deux éléments constitutifs sont formées de garnitures d'usures remplaçables. 70. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les surfaces tronconiques de l'un au moins des deux éléments constitutifs porte un rainurage apte à améliorer l'adhérance. go. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les surfaces tronconiques de l'un au moins des deux éléments constitutifs sont pourvues de perforations disposées de manière à améliorer le refroidissement.