Brevet FR2716856A1 — publié le 19950908

L'invention se rapporte à un étrier de frein à mâchoires pour freins à disque de véhicules sur rails, comportant deux leviers de mâchoire, qui sont articulés, par les unes de leurs extrémités à des patins de frein, en leurs zones centrales à un tirant les reliant l'un à l'autre, et par leurs autres extrémités, respectivement à un point fixe et à un moteur fournissant la force de freinage, le cas échéant la tige de piston d'un cylindre de frein, l'un des leviers de mâchoire étant couplé à un support fixe par l'intermédiaire d'un accouplement à friction cédant sous la sollicitation par la force de freinage. Un tel étrier de frein à mâchoires est connu pour un frein à disque de transmission, l'accouplement à friction couplé au tirant devant éviter un frottement unilatéral continuel, du patin de frein supérieur sur le disque de frein, sous l'effet de la gravité. On connaît, dans le cas d'un frein à sabot bilatéral, ne concernant pas le type de frein évoqué en introduction, et comportant un dispositif de rattrapage d'usure, la mise en oeuvre d'un accouplement à friction comparable pour obtenir un jeu de desserrage de même grandeur pour les deux sabots de frein. Le but de l'invention consiste à réaliser un étrier de frein à mâchoires du type de celui mentionné en introduction, à l'aide de moyens simples et économiques, de manière telle que les patins de frein, de part et d'autre du disque de frein, présentent toujours, à l'état desserré, un jeu de desserrage identique, excluant un frottement unilatéral des patins de frein, qui serait source d'usure, des mouvements devant toutefois se produire au niveau de l'accouplement de friction, tout au plus dans le cas d'un phénomène d'usure unilatérale engendrée par les freinages ou dans le cas de phases de rattrapage d'usure, mais non pour des freinages se déroulant sans de tels phénomènes, en vue de préserver l'accouplement à friction. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à une configuration de l'étrier de frein à mâchoires du type de celui mentionné en introduction, caractérisé en ce que l'accouplement à friction est couplé au levier de mâchoire articulé au moteur fournissant la force de freinage (cylindre de frein), en un point d'articulation, qui se trouve, en partant du point d'articulation du tirant, sur le tronçon du levier de mâchoire, situé côté patin de frein, à une distance c de ce point d'articulation, satisfaisant à la relation suivante c = 1 2 a b a et b représentant les longueurs des tronçons respectifs du levier de mâchoire, issues chacune du point d'articulation du tirant, et s'étendant respectivement jusqu'au point d'articulation du moteur fournissant la force de freinage (cylindre de frein), et au point d'articulation du patin de frein. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'étrier de frein à mâchoires comporte une patte d'attache, qui s'étend environ perpendiculairement au levier de mâchoire, dans le plan de l'étrier de frein à mâchoires, et qui, d'une part est articulée au levier de mâchoire, de manière rotative dans le plan de l'étrier de frein à mâchoires, et d'autre part est couplée de manière coulissante au support fixe, par l'intermédiaire de l'accouplement à friction. Dans ce cas, l'articulation de la patte d'attache au levier de mâchoire est réalisée sous forme de palier de rotation sphérique, qui permet à la patte d'attache, une déviation limitée, hors du plan de l'étrier de frein à mâchoires. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'accouplement à friction présente deux patins de friction s'appuyant de part et d'autre sur la patte d'attache, dont l'un des patins de friction est maintenu sur le support fixe, et dont l'autre patin de friction est guidé de manière à pouvoir coulisser axialement, sur un boulon fixé sur le support fixe et traversant un trou oblong de la patte d'attache, un ressort étant serré entre la tête de boulon et le patin de friction axialement coulissant. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard d'un exemple de réalisation préféré d'un étrier de frein à mâchoires de configuration conforme à l'invention, représenté sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue de dessus d'un étrier de frein à mâchoires associé à un frein à disque, le cylindre de frein étant représenté en coupe, et Fig. 2 une coupe selon la ligne A-B de la figure 1, à échelle agrandie. Sur la figure 1 est représenté, à l'état desserré, le frein à disque comprenant un disque de frein 1, un étrier de frein à mâchoires 6 présentant des patins de frein 4 et 5 chacun en regard, à une distance correspondant au jeu de desserrage s, d'une surface annulaire de friction 2 et 3 du disque de frein, ainsi qu'un cylindre de frein 7 pour l'actionnement de l'étrier de frein à mâchoires. L'étrier de frein à mâchoires 6 présente deux leviers de mâchoire 8 et 9, à l'une des extrémités de chacun desquels sont articulés les patins de frein 4 et 5, par l'intermédiaire de points d'articulation 10 et 11 réalisés par des axes. Dans leurs zones centrales, les deux leviers de mâchoire 8 et 9 sont articulés, en des points d'articulation respectifs 12 et 13, à un tirant 14 les reliant l'un à l'autre de manière articulée. La seconde extrémité du levier de mâchoire 8 présente un point d'articulation 15 à un point fixe 16, et la seconde extrémité de l'autre levier de mâchoire 9, un point d'articulation 17 à une tige de piston 18 du cylindre de frein 7 constituant un moteur fournissant la force de freinage. Comme le laisse entrevoir la figure 1, et de manière tout à fait usuelle, le point fixe 16 peut être prévu sur le carter du cylindre de frein 7. Conformément à la figure 1, dans le tirant 14 est intégré un système de rattrapage d'usure à commande manuelle; en variante, il est également possible de prévoir un système de rattrapage d'usure à commande automatique, et selon une autre variante, le système de rattrapage d'usure pourrait également être disposé en un autre endroit de l'étrier de frein à mâchoires ou être intégré dans le cylindre de frein 7. L'étrier de frein à mâchoires 6 correspond jusqu'à ce point, aux modes de réalisation usuels. Au levier de mâchoire 9 présentant l'articulation 17 à la tige de piston 18, c'est à dire au moteur fournissant la force de freinage, est couplée, au moyen d'un palier de rotation 21 dans le tronçon 19 du levier de mâchoire 9, entre l'articulation 13 au tirant 14 et l'articulation 11 au patin de frein 5, en un point d'articulation 20, une patte d'attache 22, qui, dans le plan de l'étrier de frein à mâchoires 6, fait saillie latéralement, au moins de manière sensiblement perpendiculaire, du levier de mâchoire 9, à savoir de son tronçon 19. A proximité de son autre extrémité, la patte d'attache 22 est pourvue d'un trou oblong 23 traversé de manière coulissante par un boulon 25 faisant partie d'un support fixe 24, comme le laisse particulièrement bien entrevoir la figure 2. Le support fixe 24 porte un patin de friction 26 sur lequel s'appuie la patte d'attache 22, dans sa zone présentant le trou oblong 23. Sur l'autre côté de la patte d'attache 22, s'appuie un second patin de friction 27, qui est guidé de manière axialement coulissante sur le boulon 25. Entre la tête de boulon 28 et le patin de friction 27 est serré un ressort 29, grâce auquel les deux patins de friction 26 et 27, en vue de former un accouplement à friction 30 entre la patte d'attache 22 et le support fixe 24, sont appliqués sur la patte d'attache 22, avec une force prédéterminée, limitée. Le palier de rotation 21 est de configuration sphérique, grâce à une douille 31 légèrement bombée, maintenue sur le levier de mâchoire 9, de sorte que la patte d'attache 22 peut non seulement tourner autour de l'axe 32 du palier de rotation 21, qui s'étend sensiblement de manière perpendiculaire au plan de l'étrier de frein à mâchoires 6, mais peut également être déviée de manière limitée hors du plan cité, et basculer par rapport à ce plan. Il est essentiel que le palier de rotation 21 se situe sur le tronçon 19 du levier de mâchoire 9 présentant le point d'articulation 17 à la tige de piston 18 ou au moteur fournissant la force de freinage, entre les points d'articulation 13 et 11 respectivement au tirant 14 et au patin de frein 5, à une distance c du point d'articulation 13 au tirant 14, la distance c satisfaisant à la relation 1 c = 1 2 a b relation dans laquelle a constitue la longueur du tronçon 33 du levier de mâchoire 9 entre ses points d'articulation 13 et 17 au tirant 14 et à la tige de piston 18 ou au moteur fournissant la puissance de freinage, et b la longueur du tronçon 19 évoqué précédemment. Grâce à la position du point de couplage ou du palier de rotation 21, satisfaisant à la relation, ceux-ci se trouvent en un point du levier de mâchoire 9, qui, lors d'une application symétrique des patins de frein 4, 5 sur le disque de frein 1, ou d'un soulèvement symétrique des patins de frein 4, 5 du disque de frein 1, reste dans une même position dans l'espace, c'est à dire ne subit pas de translations ou de déplacements d'aucune sorte. A l'état desserré du frein à disque, les pièces de celui-ci, y compris l'étrier de frein à mâchoires 6 et les pièces en faisant partie, prennent les positions visibles sur les figures 1 et 2, chacun des deux patins de frein 4 et 5 présentant le même jeu de desserrage s par rapport au disque de frein 1. Ainsi est exclu, un frottement unilatéral source d'usure, d'un des patins de frein 4 ou 5, à l'état desserré du frein à disque. Pour le freinage, le cylindre de frein 7 est alimenté en fluide de pression, ce qui provoque la sortie de la tige de piston 18. Le levier de mâchoire 9 subit à cette occasion, une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, autour du palier de rotation 21 maintenu fixe par l'intermédiaire de l'accouplement à friction 30 et la patte d'attache 22, ce qui conduit simultanément, par l'intermédiaire du tirant 14, à une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, du levier de mâchoire 8, autour de son point d'articulation 15 au point fixe 16; à cette occasion, en raison de la position du palier de rotation 21, choisie de manière à satisfaire à la relation précédemment citée, il se produit un rapprochement régulier et une application simultanée des deux patins de frein 4 et 5 sur le disque de frein 1. Egalement lors du serrage ferme, qui suit, de l'étrier de frein à mâchoires 6, le levier de mâchoire 9 ne tourne qu'autour du palier de rotation 21, la patte d'attache 22 et l'accouplement à friction 30 restant tout au moins approximativement libres de force, aussi longtemps que n'apparaît pas d'usure unilatérale, ou que l'on n'effectue pas de rattrapage d'usure pour les patins de frein. Il est essentiel, pour ces freinages qui sont les plus nombreux, qu'il ne se produise pas de mouvements, et donc pas d'usure, au niveau de l'accouplement à friction 30. C'est uniquement lorsque durant des freinages, il apparaît, pour des raisons quelconques, une usure unilatérale sur l'un des patins de frein 4 ou 5, ce qui en soi ne devrait pas se produire et est révélateur d'un défaut, mais ne peut être exclu, ou lorsqu'apparaît sur les patins de frein 4 ou 5 une usure entraînant une phase de rattrapage d'usure, qu'il se produit, lorsque les patins de frein 4 et 5 s'appuient sur le disque de frein, une variation de la géométrie de l'étrier de frein à mâchoires 6, de manière telle que le point de couplage 20 se déplace dans l'espace, sensiblement de 8 2716856 manière transversale par rapport au levier de mâchoire 9. A cette occasion, la patte d'attache 22 est entraînée, par l'intermédiaire du palier de rotation 21, en surmontant la friction de liaison de l'accouplement à friction 30, c'est à dire par coulissement de la patte d'attache 22 par rapport au palier fixe 24; à cette occasion, le boulon 25 se déplace en coulissant dans le trou oblong 23. Lors de freinages ultérieurs, ne produisant pas une usure unilatérale ou ne nécessitant pas d'opération de rattrapage d'usure, le point de couplage 20 reste à nouveau fixe dans l'espace, de sorte qu'il ne produit aucun mouvement, et ainsi aucune usure, au niveau de l'accouplement à friction 30. A l'état desserré du frein à disque, il s'établit à nouveau de part et d'autre du disque de frein 1, suite à la nouvelle géométrie de l'étrier de frein à mâchoires 6, le jeu de desserrage s symétrique. En variante du mode de réalisation décrit ci- avant, le palier de rotation et le couplage à friction peuvent être réunis en un seul élément de façon à ne plus avoir besoin d'une patte d'attache 22. REVENDICATIONS. 1. Etrier de frein à mâchoires (6) pour freins à disque de véhicules sur rails, comportant deux leviers de mâchoire (8, 9), qui sont articulés, par les unes de leurs extrémités à des patins de frein (4, 5), en leurs zones centrales à un tirant (14) les reliant l'un à l'autre, et par leurs autres extrémités, respectivement à un point fixe (16) et à un moteur fournissant la force de freinage, le cas échéant la tige de piston (18) d'un cylindre de frein (7), l'un des leviers de mâchoire étant couplé à un support fixe (24) par l'intermédiaire d'un accouplement à friction (30) cédant sous la sollicitation par la force de freinage, caractérisé en ce que l'accouplement à friction (30) est couplé au levier de mâchoire (9) articulé au moteur fournissant la force de freinage (cylindre de frein 7), en un point d'articulation (20), qui se trouve, en partant du point d'articulation (13) du tirant (14), sur le tronçon (19) du levier de mâchoire (9), situé côté patin de frein, à une distance c de ce point d'articulation (13), satisfaisant à la relation suivante C = 1 2 a b a et b représentant les longueurs des tronçons respectifs (33 et 19) du levier de mâchoire (9), issues chacune du point d'articulation (13) du tirant (14), et s'étendant respectivement jusqu'au point d'articulation (17) du moteur fournissant la force de freinage (cylindre de frein 7), et au point d'articulation (11) du patin de frein (5). 2. Etrier de frein à mâchoires selon la revendication 1, caractérisé par une patte d'attache (22), qui s'étend environ perpendiculairement au levier de mâchoire (9), dans le plan de l'étrier de frein à mâchoires (6), et qui, d'une part est articulée au levier de mâchoire (9), de manière rotative dans le plan de l'étrier de frein à mâchoires (6), et d'autre part est couplée de manière coulissante au support fixe (24), par l'intermédiaire de l'accouplement à friction (30). 3. Etrier de frein à mâchoires selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'articulation de la patte d'attache (22) au levier de mâchoire (9) est réalisée sous forme de palier de rotation sphérique (21), qui permet à la patte d'attache (22) une déviation limitée hors du plan de l'étrier de frein à mâchoires (6). 4. Etrier de frein à mâchoires selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'accouplement à friction (30) présente deux patins de friction (26, 27) s'appuyant de part et d'autre sur la patte d'attache (22), dont l'un (patin de friction 26) est maintenu sur le support fixe (24), et dont l'autre (patin de friction 27) est guidé de manière à pouvoir coulisser axialement, sur un boulon (25) fixé sur le support fixe et traversant un trou oblong (23) de la patte d'attache (22), un ressort (29) étant serré entre la tête de boulon (28) et le patin de friction (27) axialement coulissant.