Brevet FR2729358A1 — publié le 19960719

DISPOSITIF DE FREINAGE POUR VEHICULE FERROVIAIRE La présente invention conceme un dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, et plus particulièrement un tel dispositif comprenant des moyens de traction agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule. On connait déjà de tels dispositifs, qui sont plus particulièrement utilisés sur les wagons de marchandises. Le patin de freinage agit par friction sur le bandage de la roue pour provoquer le freinage. Les moyens de traction sont généralement constitués d'un organe triangulaire réalisé en barres métalliques et dénommé triangle de frein. Ce triangle est isocèle avec son sommet dans le plan de symétrie du wagon et ses deux autres angles dans le voisinage de deux des roues du wagon montées sur un même axe. La force de freinage est appliquée au sommet du triangle de frein dans le plan de symétrie précité, et cette force se répartit également entre les deux patins pour les appliquer sur le bandage de roue correspondant pour provoquer le freinage du wagon. On connait également, généralement utilisés sur les motrices et les voitures de voyageurs, des freins à disques du meme type que ceux utilisés par exemple sur les véhicules automobiles. Ces freins présentent l'avantage de foumir un freinage très énergique. et d'être plus silencieux et de générer moins de vibrations que les freins traditionnels agissant sur les bandages de roues. Ils sont toutefois très onéreux et fonctionnent d'une manière totalement différente. Ils ne sont donc pas adaptables aux véhicules ferroviaires munis de tnangles de frein. La présente invention vise à fournir des moyens de freinage perfectionnés pour véhicules ferroviaires. Plus particulièrement, elle vise à foumir un dispositif de freinage alliant la simplicité et la robustesse des freins traditionnels à un freinage plus efficace. Elle a également pour but de procurer un tel dispositif qui puisse utiliser la chaine de freinage traditionnelle à triangle de frein. Elle vise en outre à augmenter la capacité de freinage de telles chaines de freinage sans augmenter la force de freinage appliquée au triangle de frein, à en diminuer le bruit de fonctionnement et celà à un coût avantageux comparé à celui d'un freinage à disques traditionnel. A cet effet, I'invention à pour objet un dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant des moyens de traction agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de réaction, au moins un levier agencé pour coopérer avec ledit organe de réaction, des moyens de liaison entre lesdits moyens de traction et ledit levier, ledit patin de freinage étant porté par ledit levier pour être appliqué sur ladite surface de freinage par pivotement dudit levier sous l'action desdits moyens de traction et dudit organe de réaction. Le dispositif à levier selon l'invention permet d'augmenter la puissance du freinage tout en conservant la meme chaine de commande de freinage que dans les dispositifs conventionnels. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit organe de réaction est constitué par le bandage d'une roue du véhicule, ledit levier coopérant avec ledit bandage par l'intermédiaire d'un organe d'appui. Plus particulièrement, ledit organe d'appui peut former un patin de freinage, ladite surface de freinage formant alors une surface de freinage complémentaire. La surface de freinage complémentaire permet d'augmenter la capacité de freinage par rapport à un dispositif de freinage à triangle conventionnel. Néanmoins, comme cela a été indiqué précédemment, la chaine de commande de freinage est la même que dans ces dispositifs conventionnels. En variante, L'organe d'appui ne participe pas au freinage et est constitué, par exemple, d'un galet roulant sur le bandage. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, L'organe de réaction est solidaire de la structure du véhicule. Bien entendu, dans le cas où le véhicule est un véhicule à boggies, L'organe de réaction est en fait solidaire de la structure du boggie. Ce mode de réalisation permet d'éviter de faire intervenir le bandage de la roue dans le processus de freinage, et par conséquent d'éviter de l'endommager. II en résulte une diminution du bruit et des vibrations. Egalement dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit levier comprend deux bras de levier de part et d'autre de son axe de pivotement, I'un des bras de levier portant l'organe d'appui et l'autre bras de levier portant le patin de freinage. Plus particulièrement. ladite surface de freinage peut être une surface cylindrique coaxiale à la roue. Ladite surface de freinage peut également être une surface annulaire plane sensiblement parallèle au plan de la roue et coaxiale à la roue. Dans ce demier cas notamment, le dispositif selon l'invention peut comprendre deux surfaces de freinage solidaires, chacune associée à un patin et à un levier, les deux patins exerçant leurs efforts dans des directions opposées sur leur surface de freinage respective. II est ainsi possible d'augmenter globalement la force de freinage, et donc la capacité de freinage du dispositif, sans pour autant augmenter la force exercée sur les moyens de traction. En effet, les efforts exercés sur les surfaces de freinage seront généralement exercés latéralement et se compenseront. Selon le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus, le dispositif selon l'invention peut comprendre deux leviers porte-patin et un levier de manoeuvre, I'un desdits leviers portepatin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction, ledit levier de manoeuvre étant également monté pivotant sur l'organe de réaction et étant relié aux moyens de traction, L'autre levier porte-patin ayant son extrémité opposée au patin reliée au levier de manoeuvre. et lesdits leviers porte-patin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison. II peut également comprendre deux leviers porte-patin et un vérin de renvoi d'effort sensiblement à angle droit avec un piston longitudinal relié auxdits moyens de traction et un piston transversal, I'un desdits leviers portepatin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction, et l'autre levier portepatin ayant son extrémité opposée au patin reliée au piston transversal, et lesdits leviers porte-patin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, quelques modes de réalisation de l'invention. en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus partielle d'un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 en est une vue de face; - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective d'un des leviers des figures 3 et 4: - la figure 7 est une vue de dessus d'un quatrième mode réalisation de l'invention: et - les figures 8 et 9 sont des vues en perspective de deux des organes du dispositif de la figure 7; - la figure 10 est une vue de dessus d'un cinquième mode de réalisation de l'invention; et - la figure 11 en est une vue de côté. On voit sur la figure 1 un triangle de frein de type connu, formé de deux barres métalliques 1 de même longueur et d'une troisième barre 2. Un vérin non représenté permet d'exercer au point 3 commun aux deux barres 1 un effort illustré par la flèche F. Les points 4 communs d'une part à la barre 2 et d'autre part à chacune des barres 1 respectivement, sont situés au voisinage de chacune des roues 5 portées par un même arbre de roue du véhicule. Lorsque l'effort de traction F est exercé au point 3. les points 4 se rapprochent des roues 5. Les points 4 sont en fait des axes d'articulation pour des leviers 6 comportant chacun deux bras de levier 7 et 8 respectivement, à angle droit Les bras de levier 7 sont sensiblement parallèles aux axes des roues 5, tandis que les bras 8 sont sensiblement parallèles à l'axe du véhicule. Les bras de levier 7 portent, à leur extrémité opposée à l'articulation 4, un patin de freinage 9 par l'intermédiaire d'un porte-patin (non représenté). De même, les bras 8 portent, à leur extrémité opposée à l'articulation 4, un patin 10. Les patins sont réalisées de façon connue en fonte et les patins 10 en matériau de friction composite. Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, les patins 9 viennent, de façon connue, au contact des bandages 11 des roues 5, ce qui a pour effet de foumir une première force de freinage. Par réaction, les leviers 6 pivotent dans le sens des flèches F1. Dans ce mouvement, chaque patin 10 vient en contact avec une bande annulaire de friction 11 située dans un plan parallèle au plan de la roue, ce qui a pour effet de foumir une deuxième force de freinage. Les bandes annulaires 12 sont réalisées en tout matériau de friction convenable. Elles sont coaxiales aux roues 5 auxquelles elles sont fixées et dont elles sont donc solidaires en rotation. On constate donc que, pour un même effort de traction F que dans les dispositifs de l'art antérieur, I'invention permet d'appliquer une première force de freinage de F/2 sur les bandages de roues et en outre une deuxième force de freinage sur les bandes 12. Les deux forces de freinage exercées sur les deux bandes 12 sont dirigées vers l'extérieur et donc opposees, ce qui assure l'équilibre du triangle de frein. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le bras de levier opposé au bras de levier 7, à savoir le bras de levier 8'., porte un patin 10' qui coopère avec une surface de freinage complémentaire 12' cylindrique, coaxiale à la roue 5. Comme précédemment, le bandage 11 exerce sur le patin 9 une force de réaction tendant à faire pivoter le levier 6 autour de l'articulation 4 dans le sens de la flèche F1.Le patin 10' est donc appliqué contre la surface 12', ce qui, ici aussi, fournit une deuxième force de freinage Le mode de réalisation des figures 3 à 6 diffère de celui de la figure 1 essentiellement par le fait qu'il comprend deux leviers 6' et 6" montés sur des articulations 4' et 4" Ces articulations sont ici portées sur une pièce 19 montée à l'extrémité des barres 1 et 2 et sont constituées de chapes 20 montées sur les axes 4' et 4" Les porte-patin 21 sont montés sur les bras de levier 8' et 8" et supportent eux-mêmes les patins de friction 10a et 10b. Les bras de levier 7' et 7" portent ici à leur extrémité des saillies en retour 21' et 21" recevant ensemble un axe 22 horizontal et parallèle à l'axe des roues, et supportant le porte-patin 9'. L'axe 22 relie par conséquent les extrémités des bras de levier 7' et 7" et le portepatin 9' La roue 5 porte ici deux surfaces de fnction complémentaires sur lesquelles agissent deux patins 10a et 10b. Elle fait ainsi office du disque des freins à disques connus. Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, le patin 9 est pressée sur le bandage 1 1 qui repousse l'axe 22 et fait pivoter les leviers 6' et 6" autour des axes 4' et 4" de sorte que les patins 10a et 10b viennent s'appliquer sur les bandes de freinage complémentaires. Dans le mode de réalisation des figures 7 à 9, L'organe de réaction est un organe fixe 20, solidaire de la structure porteuse des roues, et donc soit de la caisse du wagon soit de la structure du boggie. Cet organe 20 supporte deux oreilles de fixation 21 et 22 dont on verra la fonction ci-après. Un levier de manoeuvre 23 en forme d'équerre est monté pivotant en son point milieu sur l'oreille 21. autour d'un axe 24. L'extrémité d'une de ses branches, 25, forme une chape 26 et l'extrémité de son autre branche 27 possède un perçage 28. L'extrémité 29 du triangle de frein est percée d'un orifice oblong 30 de façon à s'engager dans la chape 26. Un axe 31 traverse les trous 32 de la chape 26 et 30 du triangle de frein. Deux leviers 33 et 33' ont une de leurs extrémités qui supporte un patin de freinage 34 et 34' respectivement coopérant avec des surfaces de freinage 35-et 35' formées sur les flancs de la roue 36. En variante, les surfaces 35 et 35' pourraient etre formées sur un disque monté fixe sur l'axe de la roue 36. Une bielle 37 relie l'extrémité de la branche 27 de l'équerre 23 à l'extrémité du levier 33 opposée au patin 34. A cet effet, cette bielle est articulée à une de ses extrémités sur un axe 38 traversant le trou 28 et à son autre extrémité sur un axe 39 monté sur l'extrémité précitée du levier 33, opposée au patin 34. Le levier 33' a son extrémité opposée au patin 34' articulée sur l'oreille 22 de l'organe fixe 20. Les zones medianes des leviers 33 et 33' sont reliées par des biellettes de liaison 41 fixées à des axes 42 et 42' respectivement. Lorsqu'une traction est exercée sur le triangle de frein, il amène l'équerre 23 à pivoter dans le sens de la flèche F2. Celle-ci amène à son tour le levier 33 à pivoter dans le sens de la flèche F3 autour de l'axe 42. Il en résulte d'une part un appui du patin 34 sur la surface de freinage 35 et d'autre part, une traction exercée par la biellette 41 sur le levier 33' dans le sens de la flèche F4. Ainsi, les deux patins 34 et 34' sont appliqués sur leur surface de freinage respective 35 et 35'. Par conséquent, dans ce mode de réalisation, le bandage 43 de la roue 36 n'est pas sollicité. Le mode de réalisation des figures 7 à 9 qui vient d'être décrit comporte un certain nombre d'articulations dont l'usure pourrait à la longue affecter éventuellement le rendement du système. Le mode de réalisation des figures 10 et Il permet de pallier cet inconvénient tout en conservant le même principe de fonctionnement. Le triangle de frein 1,2 agit ici sur une pièce de liaison 50. L'organe 20 forme deux cavités de réception 51 de fluide hydraulique, formant vérin, de chacune desquelles sortent deux pistons 52 et 53 à angle droit. Le piston 52 est parallèle à la direction de traction du triangle de frein et comporte à son extrémité libre une chape 54 recevant une oreille 55 de la pièce de liaison 50. L'extrémité iibre du piston 53 recoit une extrémité du levier 33' (qui est double. comme on peut le constater à la figure 11) opposée au patin 34'. L'extrémité du levier 33 opposée au patin 34 est montée pivotante sur l'organe fixe 20. Ainsi, lorsqu'une traction est exercée par le triangle de frein sur la pièce de liaison 50, celleci provoque l'enfoncement des pistons 52 et par conséquent la sortie des pistons 53. Le patin 34' s'applique sur la surface de freinage 35', et le levier 33 est pivoté sous l'action de la biellette 41, le patin 34 s'appliquant à son tour sur sa surface de freinage 35. Ce mode de réalisation est plus robuste que le précédent, et il offre en outre une plus grande adaptabilité du fait du choix possible des aires des pistons 52 et 53. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant des moyens de traction (1, 2) agencés pour appliquer un patin de freinage sur une surface de freinage solidaire d'une roue du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de réaction (11, 20), au moins un levier (6; 6', 6"; 33, 33') agencé pour coopérer avec ledit organe de réaction, des moyens de liaison (23, 41) entre lesdits moyens de traction et ledit levier, ledit patin de freinage étant porté par ledit levier pour être appliqué sur ladite surface de freinage par pivotement dudit levier sous l'action desdits moyens de traction et dudit organe de réaction. 2- Dispositif de freinage selon la revendication 1. dans lequel ledit organe de réaction est constitué par le bandage (11) d'une roue du véhicule, ledit levier coopérant avec ledit bandage par l'intermédiaire d'un organe d'appui (9). 3- Dispositif de freinage selon ia revendication 2, dans lequel ledit organe d'appui forme une semelie de freinage, ladite surface de freinage formant une surface de freinage complémentaire. 4- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel ledit levier comprend deux bras de levier (7,8) de part et d'autre de son axe de pivotement (4) , I'un des bras de levier portant l'organe d'appui et l'autre bras de levier portant l'organe de freinage 5- Dispositif de freinage selon la revendication 1, dans lequel l'organe de réaction (20) est solidaire de la structure du véhicule. 6- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite surface de freinage est une surface cylindrique (12') coaxiale à la roue. 7- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. dans lequel ladite surface de freinage est une surface annulaire (12) plane sensiblement parallèle au plan de la roue et coaxiale à la roue. 8- Dispositif de freinage selon la revendication 7, comprenant deux surfaces de freinage complémentaires solidaires, chacune associée à un patin et à un levier, les deux patins exerçant leurs efforts dans des directions opposées sur leur surface de freinage respective. 9- Dispositif de freinage selon l'ensemble des revendications 5 et 8, comprenant deux leviers portepatin (33. 33') et un levier de manoeuvre (23), I'un desdits leviers porte-patin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction (20), ledit levier de manoeuvre étant également monté pivotant sur l'organe de réaction et étant relié aux moyens de traction, L'autre levier porte-patin ayant son extrémité opposée au patin reliée au levier de manoeuvre, et lesdits leviers porte-patin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison (41). 10- Dispositif de freinage selon l'ensemble des revendications 5 et 8, comprenant deux leviers portepatin (33,33') et un vérin (51) de renvoi d'effort sensiblement à angle droit avec un piston longitudinal (52) relié auxdits moyens de traction et un piston transversal (53), I'un (33) desdits leviers portepatin étant monté à son extrémité opposée au patin, pivotant sur l'organe de réaction (20), et l'autre (33') levier portepatin ayant son extrémité opposée au patin reliée au piston transversal. et lesdits leviers portepatin étant reliés dans leur zone centrale par une biellette de liaison (41).