Brevet FR2726239A1 — publié le 19960503

La présente invention concerne le freinage des véhicules équipés de pneumatiques, et en particulier un dispositif de freinage monté sur les roues d'un véhicule équipé de pneumatiques tel qu'une voiture automobile, un camion ou une moto. De nos jours, les véhicules automobiles tels que les voitures, motos, camions, ..., sont équipés généralement de freins à disque ou à tambour. Le principe utilisé consiste à entraver la rotation des roues sur lesquelles agit le freinage par un frottement sur une pièce solidaire de la roue ou de l'axe de la roue (disque ou tambour). Tout le monde connaît les risques liés au freinage du type par frottement le plus couramment utilisé. En effet, la surface freinante qui est généralement très faible, entraîne souvent une instabilité du véhicule. En outre, un freinage trop puissant entraîne le blocage des roues et accroît d'autant plus l'instabilité du véhicule, avec bien entendu, l'usure de la gomme du pneumatique frottant sur la chaussée et l'échauffement excessif des pièces mécaniques. C'est pourquoi le but principal de l'invention est de fournir un dispositif de freinage qui évite l'instabilité du véhicule et le blocage des roues en cas de freinage puissant. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de freinage qui supprime le frottement entre pièces mécaniques. Encore un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de freinage comportant une surface de freinage agissant exclusivement par roulement. L'objet de l'invention est donc un dispositif de freinage pour montage sur roues d'un véhicule équipé de pneumatiques et d'une commande de freinage actionnée par l'utilisateur du véhicule, chacune des roues étant adjacente à un carter fixe solidaire du châssis du véhicule. Un tel dispositif comprend un carter mobile formé d'une portion de cylindre recouvrant une partie du pneumatique de la roue et de deux flasques réunis par la portion de cylindre et se trouvant de part et d'autre du pneumatique, une pluralité de rouleaux à rotation libre autour d'un axe, les axes des rouleaux étant fixés à chaque extrémité sur chacun des flasques et l'enveloppe intérieure des rouleaux formant sensiblement un arc de cercle de même rayon que le rayon du pneumatique, et un moyen de déplacement du carter mobile solidaire du carter fixe et adapté pour amener les rouleaux en contact étroit avec le pneumatique lorsque la commande de freinage est actionnée par l'utilisateur du véhicule. Les buts, objets et autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels la figure 1 représente schématiquement une roue de véhicule sur laquelle est monté un dispositif de freinage selon l'invention, comportant une seule rangée de rouleaux, la figure 2 représente une coupe schématique du dispositif de freinage de l'invention comportant un moyen de déplacement du carter mobile selon un premier mode de réalisation, la figure 3 représente un des rouleaux utilisé dans la présente invention vu en coupe, la figure 4 représente une coupe schématique du dispositif de freinage selon l'invention comportant un moyen de déplacement du carter mobile selon un deuxième mode de réalisation, la figure 5 représente schématiquement une roue de véhicule sur laquelle est monté un dispositif de freinage selon l'invention comportant deux rangées de rouleaux, et la figure 6 représente schématiquement deux rouleaux de la première couche de rouleaux du mode de réalisation illustré sur la figure 5 entraînant en rotation un rouleau de la deuxième couche de ce même mode. La figure 1 représente une roue 10 équipée d'un pneumatique 12, vue du côté intérieur au véhicule. Un carter fixé au châssis du véhicule (par exemple une voiture automobile) est composé principalement d'un flasque 14 adjacent à la roue 10 et d'une partie de forme générale cylindrique (non montrée) recouvrant la roue et son pneumatique sur environ 180*. Entre la roue 10 et le flasque 14, le dispositif de freinage selon l'invention comprend un carter mobile en deux parties 16 et 18. Les deux parties de carter mobile sont maintenues en position au moyen d'un mécanisme de rail et glissière, le rail se trouvant sur le carter mobile coulissant dans une glissière du carter fixe ou inversement. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, un rail du carter mobile 16 ou 18 coulisse dans une glissière 20 ou 22 disposée dans le flasque 14 du carter fixe. Bien qu'une seule glissière ait été représentée sur la figure 1, on peut prévoir deux (ou plus) glissières assurant correctement le maintien en position du carter mobile lorsqu'il se déplace pour assurer le freinage comme on va le voir, ou même un autre mécanisme assurant la même fonction. Le partie de carter mobile 16 ou 18 est équipée d'une pluralité de rouleaux 24 ou 26 légèrement écartés les uns des autres, dont l'enveloppe intérieure présente un rayon de courbure égal au rayon du pneumatique 12. La figure 1 illustre le dispositif de freinage qui n'est pas actionné, et donc les rouleaux 24 ou 26 écartés du pneumatique 12. Lorsque le conducteur du véhicule actionne la commande de frein, des vérins 28 et 30 sont activés et ont pour fonction de faire déplacer les carters mobiles 16 et 18 vers l'intérieur tout en étant maintenus par les glissières 20 et 22. Les ensembles de rouleaux 24 et 26 sont ainsi amenés en contact étroit avec le pneumatique 12 résultant en un freinage sans frottement. La figure 2 représentant la vue en coupe de la roue et du dispositif de freinage selon A-A, permettra de mieux comprendre l'invention. Sur cette figure, la roue 10 munie du pneumatique 12 tourne autour d'un axe 32. Le carter fixe 14 est formé d'une partie cylindrique 34 recouvrant la roue et d'un flasque 14 fixé par des ensembles boulons-écrous sur le tambour 38 solidaire du châssis du véhicule. Le carter mobile est constitué d'une partie cylindrique 40 et de deux flasques 42 et 44. Le flasque 42 est relié au flasque fixe 14 au moyen du vérin 28. Un des rouleaux 24 a été représenté en coupe sur la figure 3. Il est en rotation libre autour d'un axe 46 fixé de part et d'autre des flasques 42 et 44 du carter mobile. Chaque rouleau d'un diamètre compris entre 3 et 5 cm, comporte sur sa périphérie une couche 48 de matériau présentant une très grande adhérence, entourant une âme 50 en métal ou en un autre matériau de forte densité. Comme on l'a mentionné précédemment, le carter mobile est en position écartée lorsque la commande de frein n'est pas actionnée par le conducteur, de sorte que le rouleau 24 n'est pas en contact avec le pneumatique 12. En position écartée, la distance des rouleaux par rapport au pneumatique peut être comprise entre 0,1 et 1 cm. Lorsque la commande de frein est actionnée, le circuit hydraulique (non représenté) agit sur le vérin 28 qui se rétracte et tire l'ensemble du carter mobile et des rouleaux vers l'intérieur jusqu'a amener lesdits rouleaux en contact étroit avec le pneumatique. Les rouleaux entrant en contact avec le pneumatique en exerçant une certaine pression, ils sont entraînés en rotation sans glissement ni frottement autour de leur axe du fait de la couche périphérique de grande adhérence. L'énergie cinétique de la roue est donc transmise aux rouleaux qui, grâce à leur masse relativement importante (âme de grande densité), présentent un moment d'inertie élevé. La roue a donc tendance à réduire de vitesse ce qui résulte en un freinage progressif. De façon à présenter une plus grande force d'inertie lorsque les rouleaux entrent en contact avec le pneumatique, il est préférable que la rotation des rouleaux autour de leur axe se fasse avec une forte résistance. Ceci peut être facilement obtenu en ajustant étroitement l'âme du rouleau par rapport à l'axe, mais présente toutefois l'inconvénient d'avoir à changer les rouleaux usés plus fréquemment. Lorsque l'on n'agit plus sur la commande de frein, le vérin 28 reprend sa position de repos et les rouleaux s'écartent du pneumatique par translation grâce au système rail-glissière mentionné plus haut. Ce déplacement est de préférence facilité par la présence de ressorts de rappel 52 et 54 tendant à ramener le carter mobile vers le carter fixe. On doit noter que le mode de réalisation illustré sur la figure 1 comporte deux jeux de rouleaux 24 et 26 indépendants mis en oeuvre respectivement par deux vérins 28 et 30. Cette configuration permet de réaliser un freinage à deux niveaux grâce à la possibilité d'agir sur l'un des vérins sans agir simultanément sur l'autre, et d'actionner ensuite les deux vérins pour obtenir un freinage plus efficace. Cependant, cette configuration n'est pas absolument indispensable, et dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir que les jeux de rouleaux soient toujours actionnés de façon simultanée, ou bien encore qu'il n'y ait qu'un seul carter mobile avec un seul jeu de rouleaux évidemment. Dans un autre mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 4, le carter mobile équipé des mêmes rouleaux 24 que dans la figure 2, est déplacé au moyen de vérins 56 et 58 fixés à la portion cylindrique 34 du carter fixe. Lorsque la commande de frein est actionnée, les vérins repoussent l'ensemble du carter mobile 40 et des rouleaux vers l'intérieur pour que ces derniers viennent en contact étroit avec le pneumatique 12. Ce mode de réalisation présente l'avantage de ne pas nécessiter de ressorts de rappel, l'arrêt de la commande de freinage provoquant naturellement la rétractation des vérins et donc l'écartement des rouleaux. Bien que deux modes de réalisation du moyen de déplacement du carter mobile aient été décrits en référence aux figures 2 et 4, d'autres modes de réalisation sont possibles, et en particulier des modes de réalisation utilisant une came dont le profil détermine la position du carter mobile ; la position angulaire de la came étant différente selon que l'on actionne ou non la commande de frein. Un autre mode de réalisation du dispositif de freinage comportant plusieurs jeux de rouleaux est illustré sur la figure 5. Comme pour le mode illustré sur la figure 1, le dispositif de freinage comprend un carter mobile en deux parties 16 et 18 pouvant être déplacées par rapport au carter fixe 14 au moyen des vérins 28 et 30 tout en étant maintenus par un mécanisme rail-glissière 20 et 22. Chaque carter mobile 16 ou 18 comprend deux couches de rouleaux similaires au rouleau illustré sur la figure 3. Comme illustré sur la figure 6, chaque rouleau 60 de la couche supérieure de chaque carter mobile est en contact avec deux rouleaux 62 et 62' de la couche inférieure.De la sorte, lorsque la commande de frein est actionnée et que les rouleaux de la couche inférieure entrent en contact étroit avec le pneumatique 12, ils sont entraînés en rotation autour de l'axe et entraînent également en rotation (mais en sens contraire) les rouleaux de la couche supérieure. Ainsi, comme illustré sur la figure 6, le rouleau 60 de la couche supérieure est entraîné en rotation, donc sans frottement, par la rotation des deux rouleaux 62 et 62', ce qui a pour résultat un freinage sans frottement, progressif et efficace. Pour augmenter encore l'efficacité d'un tel freinage, on peut disposer de trois couches ou plus de rouleaux agencées de la même façon que les deux premières couches. Le dispositif de freinage qui fait l'objet de l'invention présente l'avantage de se faire sans frottement, donc d'être progressif et sans blocage des roues. Il est particulièrement adapté pour équiper les camions où, les roues ayant un diamètre plus important, elles permettent l'utilisation de rouleaux de diamètre plus grand et en plus grand nombre et donc d'obtenir un freinage très efficace sans endommager la chaussée comme c'est quelquefois le cas avec les dispositifs classiques. Cependant, en cas de danger, il est quelquefois nécessaire d'avoir un freinage brutal entraînant une immobilisation du véhicule en un laps de temps très court. Il est donc souhaitable de combiner le dispositif de freinage de l'invention avec un freinage par friction classique. La première phase de freinage utilisera alors le dispositif selon l'invention alors que la deuxième phase (si celle-ci est nécessaire) déclenchera automatiquement (par exemple au-dessous d'une vitesse prédéterminée du véhicule) le dispositif de freinage classique pouvant aller jusqu'au blocage des roues. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage monté sur au moins une roue (10) d'un véhicule équipé de roues à pneumatiques et d'une commande de freinage actionnée par l'utilisateur du véhicule, chacune des roues étant adjacente à un carter fixe (14, 34) solidaire du châssis du véhicule ; ledit dispositif comprenant un carter mobile (16, 18) formé d'une portion de cylindre (40) recouvrant une partie du pneumatique (12) de la roue et de deux flasques (42, 44) réunis par ladite portion de cylindre et se trouvant de part et d'autre dudit pneumatique, une pluralité de rouleaux (24, 26) à rotation libre autour d'un axe, les axes (46) desdits rouleaux étant fixés à chaque extrémité sur chacun desdits flasques et l'enveloppe intérieure desdits rouleaux formant sensiblement un arc de cercle de même rayon que le rayon dudit pneumatique, et un moyen (28, 30 ou 56, 58) de déplacement dudit carter mobile, solidaire dudit carter fixe, et adapté pour amener lesdits rouleaux en contact étroit avec ledit pneumatique lorsque ladite commande de freinage est actionnée par l'utilisateur du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite pluralité de rouleaux (24, 26) est composée de deux ensembles, un premier ensemble de rouleaux légèrement écartés les uns des autres et dont l'enveloppe intérieure a le même rayon que le rayon dudit pneumatique (12), et un deuxième ensemble à l'extérieur dudit premier ensemble par rapport au centre de la roue, chacun des rouleaux (60) dudit deuxième ensemble étant en contact avec deux rouleaux (62, 62') dudit premier ensemble. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel au moins un troisième ensemble de rouleaux se trouve à l'extérieur dudit deuxième ensemble de rouleaux, chacun des rouleaux dudit troisième ensemble étant en contact avec deux rouleaux dudit deuxième ensemble. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel chacun desdits rouleaux (24, 26) est formé d'une âme en matériau (50) de forte densité tel que du métal, et d'une couche périphérique (48) présentant une grande adhérence vis à vis dudit pneumatique (12). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit moyen (28, 30) de déplacement dudit carter mobile (40, 42, 44) est au moins un vérin fixé d'une part sur le flasque (14) dudit carter fixe, et d'autre part, audit carter mobile (16, 18) de manière à pouvoir tirer ledit carter mobile vers le centre de la roue et amener lesdits rouleaux (24, 26) en contact étroit avec ledit pneumatique (12) lorsque ladite commande de freinage est actionnée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit moyen (56, 58) de déplacement dudit carter mobile (40, 42, 44) est au moins un vérin fixé d'une part sur ladite portion de cylindre (34) dudit carter fixe, et d'autre part audit carter mobile (16, 18) de manière à pouvoir pousser ledit carter mobile vers le centre de la roue et amener lesdits rouleaux (24, 26) en contact étroit avec ledit pneumatique (12) lorsque ladite commande de freinage est actionnée. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ledit carter mobile est maintenu en position permettant la translation par rapport audit carter fixe au moyen d'un mécanisme rail-glissière (20, 22) disposé sur les flasques (14, et 16, 18) desdits carters fixe et mobile. 8. Véhicule équipé d'un dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un deuxième mécanisme de freinage agissant par friction et destiné à compléter le freinage réalisé par ledit dispositif de freinage lorsque le véhicule doit être arrêté dans un laps de temps réduit.