Brevet FR2775743A1 — publié le 19990910

l Frein à tambour à rattrapage automatique de jeu La présente invention concerne un frein à tambour à rattrapage automatique de jeu comprenant un organe de rat- trapage de jeu monté entre les deux segments de frein pour les maintenir écartés avec une garde sensiblement constante malgré l'usure des garnitures. Des systèmes de rattrapage de jeu sont bien con- nus dans l'art antérieur tel qu'illustré par exemple par les documents GB - 472 103, DE - 690 659, ou WO 89/00254. Selon un exemple de l'art antérieur (fig. 1), un frein à tambour se compose de deux segments 202, 203 de forme arquée, placés à l'intérieur du tambour 201 du frein pour coopérer par leur garniture 204, 205 avec la piste du tam- bour; les segments sont constitués par des pièces de forme courbe comprenant chacune une âme en tôle découpée, portant une semelle ellemême munie de la garniture de frein 204, 205. Les âmes 206, 207 des segments viennent à plat contre le plateau 208 du frein à tambour. L'extrémité inférieure de chaque âme s'appuie par son nez contre une butée fixe 209 ap- pelée point fixe solidaire du plateau. A leur autre extrémi- té, les segments sont actionnés par un actionneur double 210 ou double vérin qui écarte les extrémités pour presser les garnitures des deux segments contre la piste et freiner. Le rappel des segments 202, 203 pour dégager les garnitures par rapport à la piste est assuré par un ou deux ressorts 211, 212 accrochés chacun par ses deux extrémités dans un orifice de chacun des segments. Généralement, il est prévu un ressort au voisi- nage du point fixe et un ressort au voisinage de l'actionneur. Enfin, près de l'actionneur, il est en général prévu un compensateur d'usure 213. Il s'agit d'une pièce ri- gide reliée aux deux segments pour en limiter la course de rappel à une garde fixe malgré l'usure des garnitures. Ce compensateur d'usure évite que les segments soient rappelés dans leur position initiale avant usure des garnitures. En effet, au fur et à mesure de l'usure des garnitures, la course suivant laquelle il faut écarter les deux segments pour freiner, augmente. Bien qu'en général cette augmentation de course soit relativement faible puisqu'au maximum pour chaque segment elle peut correspondre à l'épaisseur de la garniture (en fin d'usure de la garniture), ce mouvement d'approche non compensé des garnitures contre la piste du tambour est perçu par le conducteur qui appuie sur le frein comme un mouvement à vide, qui ne lui permet pas de maîtriser pleinement et de doser la commande du frein. Le compensateur connu sous de multiples variantes et notamment celle représentée à la figure 1, évite que les ressorts ne rappellent complètement les segments de frein, toujours en position initiale (en repoussant les pistons de l'actionneur jusqu'à leur position de fin de course (position initiale)). Ces compensateurs d'usure sont en général relati- vement compliqués à réaliser. La présente invention a pour but de développer un frein à tambour à compensateur d'usure dont le compensateur soit particulièrement simple et efficace. A cet effet, l'invention concerne un frein à tam- bour à compensateur d'usure du type défini ci-dessus, carac- térisé en ce que: - l'organe de rattrapage de jeu est formé d'au moins un res- sort de type hélicoïdal, monté entre deux pièces télescopi- ques agissant chacune sur un segment du frein, - ces deux pièces effectuant entre elles un mouvement d'extension télescopique lors du freinage, - l'une des extrémités du ressort prenant appui sur l'une des pièces, - l'autre extrémité du ressort s'arc-boutant contre l'autre pièce en fin de mouvement télescopique des deux pièces. Le compensateur d'usure selon l'invention assure une compensation régulière, continue, de sorte que l'utilisateur qui actionne le frein a toujours la sensation de commander un frein répondant exactement. Ce compensateur est particulièrement simple à fabriquer et à monter, ce qui permet une réduction significative du coût de l'ensemble du frein à tambour. Suivant une solution particulièrement intéres- sante: - l'une des pièces est le cylindre de frein et l'autre est un piston logé dans le cylindre de frein, - le ressort étant monté par une extrémité sur un téton du piston et son autre extrémité glisse contre la surface in- térieure du cylindre lorsque le piston tire le ressort au cours d'une opération de freinage et s'arc-boute contre cette surface intérieure du cylindre à la fin du mouvement d'extension relative entre le piston et le cylindre, lors- que le piston est repoussé dans le cylindre après une ac- tion de freinage, et en particulier - l'une des pièces est le cylindre de frein et l'autre pièce est constituée par chacun des deux pistons logés dans le cylindre, - un ressort de type hélicoïdal étant associé à chacun des pistons et s'arc-boutant contre la surface intérieure du cylindre. Ainsi, le compensateur d'usure est intégré dans le cylindre de frein sans constituer de pièce supplémentaire, qui serait à monter entre les segments de frein. Cela faci- lite non seulement la fabrication du dispositif de rattrapage de jeu en lui-même mais également le montage du frein. Enfin, cela simplifie la structure du frein et facilite son accessi- bilité pour les travaux d'entretien ou de changement de seg- ment. D'ailleurs, pour changer de garniture de frein, il suffit, pour comprimer le cylindre, d'agir sur les pistons en les vissant dans le sens d'enroulement des ressorts du dispositif de rattrapage de jeu. Ce vissage diminue le diamè- tre des spires extérieures et facilite ainsi le glissement de chaque ensemble formé d'un piston, d'une coupelle et d'un ressort, sans que le ressort n'ait tendance à s'arc-bouter contre la surface intérieure du cylindre. Ce dispositif facilite également la mise en place d'un dispositif interdisant le rattrapage de jeu excessif en cas de forte élévation de température du frein. Ce dispositif est simplement constitué par une bague de blocage, placée5 derrière les grandes spires du ressort hélicoïdal; cette ba- gue s'arc-boute sous l'effet de sa dilatation contre la sur- face intérieure du cylindre pour interdire, à partir de ce moment, l'avancée du ressort et par suite, au moment du re- tour, cela évite que l'extrémité du ressort ne puisse s'arc- bouter contre le cylindre dans une position plus éloignée que celle correspondant au rattrapage de l'usure réelle des gar- nitures de frein. Ce moyen est une solution particulièrement simple puisqu'il est constitué par un anneau; il ne nécessite aucun réglage précis ou sensible qui serait à effectuer à chaque démontage du frein pour le remplacement des garnitures usées. Enfin, ce dispositif se met automatiquement en place sans qu'il n'y ait à prévoir de réglage ou de positionnement par- ticuliers. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'organe de rattrapage de jeu est formé de deux pièces et - l'une des pièces est une tige et l'autre un manchon, ces deux pièces étant engagées télescopiquement l'une dans l'autre par une de leurs extrémités, chacune des autres ex- trémités étant reliée à un segment du frein, - la tige portant extérieurement le ressort de type hélicoï- dal dont une extrémité s'appuie sur la tige et l'autre con- tre l'extrémité du manchon recevant la tige, - l'extrémité de guidage du manchon étant évasée pour chevau- cher au moins la spire d'extrémité du ressort et bloquer le mouvement de rétraction de la tige et du manchon par un ef- fet de coin, ce blocage se libérant automatiquement lorsque les deux éléments télescopiques sont soumis à un effort agissant dans la direction opposée. Suivant le cas, la tige et le manchon sont cons- titués par des pièces rectilignes ou par des pièces de forme courbe. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'extrémité de la tige et celle du manchon destinées à être fixées à un segment respectif se composent d'une boucle et l'orifice des segments recevant chacun une extrémité de l'organe compensateur est un trou oblong. Suivant une autre caractéristique, le ressort de type hélicoïdal est un ressort hélicoïdal de compression ou d'extension, d'enveloppe cylindrique ou conique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'extrémité de la tige et celle du manchon destinées à être fixées au segment respectif se composent d'une boucle et l'orifice des segments recevant chacun une extrémité de l'organe compensateur est un trou oblong. Le choix du compensateur sous forme droite ou courbe dépend de la place disponible dans le frein à tambour. La forme courbe permet d'ajouter un effet d'arc-boutement en- tre les deux éléments télescopiques, en plus de l'arc- boutement de l'ouverture du manchon contre la première spire du ressort. Enfin, le compensateur se met en place de manière extrêmement simple par encliquetage sans nécessiter d'autres moyens de fixation puisque le frein est fermé par un couver- cle, si bien que le compensateur ne peut s'échapper des ori- fices de montage. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 montre un exemple de frein à tam- bour selon l'art antérieur, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un compensateur d'usure pour frein à tambour intégré dans le cylindre de commande du frein à tambour, - la figure 2A est une vue de côté coupée selon IIA, IIA de la figure 2 montrant la forme de l'anneau de blo- cage thermique, - la figure 3 montre schématiquement et en vue en coupe un premier mode de réalisation d'un compensateur d'usure pour frein à tambour selon l'invention, - la figure 4 montre en coupe un second mode de réalisation d'un compensateur d'usure, - la figure 5 montre en vue en plan et en coupe l'accrochage de l'extrémité d'un compensateur d'usure dans l'orifice du segment, - la figure 6 est une vue de détail de l'extrémité d'un segment de frein avec l'orifice pour rece- voir l'extrémité du compensateur d'usure. Le cylindre de commande ou actionneur d'un frein à tambour selon l'invention se compose d'un cylindre 100 lo- geant deux pistons 101, 102 opposés l'un à l'autre et mobiles suivant l'axe XX du cylindre. Ces pistons 101, 102 s'appuient par l'intermédiaire de leurs encoches 103, 104 contre le nez des segments de frein tels que les segments 202, 203 de la figure 1. En fait, la vue en coupe de la figure 2 est une vue perpendiculaire au plan de montage du cylindre 210 de la figure 1 puisque les encoches 103, 104 ne sont pas parallèles au plan de la figure mais perpendiculaires. Les nez des âmes des segments sont placés libre- ment dans ces encoches 103, 104. Les pistons 101, 102 sont munis, du côté inté- rieur, de coupelles d'étanchéité 105, 106 portées par un té- ton 10lA, 102A de chaque piston 101, 102. Ces coupelles d'étanchéité 105, 106 délimitent et assurent l'étanchéité de la chambre 107 du vérin. Ce vérin est muni d'un organe de rattrapage de jeu constitué par deux ressorts hélicoïdaux 108, 109 dont une extrémité 108A, 109A est hélicoïdale sur une surface cylin- drique et l'autre extrémité 108B, 109B est de forme tronconi- que évasée pour que la grande base de cette forme tronconique glisse ou s'appuie contre la surface intérieure du cylindre 1 du vérin. L'extrémité 108A, 109A est fixée par vissage sur le téton 0llA, 102A de chaque piston. Comme indiqué, les spires de la grande base des deux ressorts 108, 109 s'appuient contre la surface inté- rieure du cylindre et glissent sur celle-ci lorsque les pis- tons 101, 102 sont écartés par le fluide sous pression introduit dans la chambre 107 par un orifice non représenté. Ce mouvement d'écartement dans le sens de la dou- ble flèche D provoque l'écartement des nez des segments de frein et par suite le freinage. Au cours du mouvement d'écartement des pistons 101, 102 les ressorts 108, 109 sont tirés par les pistons et ils suivent le mouvement, d'autant plus facilement que le lé- ger allongement que subissent les pistons du fait du frotte- ment des spires extérieures de la partie 108B, 109B contre la surface intérieure du cylindre 100 crée un allongement des ressorts et par suite une diminution du diamètre extérieur donc également de la partie 108B, 109B de plus grand diamè- tre. Le ressort peut donc suivre le mouvement des pistons 101, 102 sans les gêner. Lorsque le freinage s'arrête, c'est-à-dire lors- que le fluide n'arrive plus dans la chambre 107, les ressorts 211, 212 (voir figure 1) rapprochent les deux segments de frein et repoussent les pistons 101, 102 à l'intérieur du cy- lindre 100. Ce mouvement de répulsion comprime le liquide sous pression dans la chambre 107 et le refoule. Au cours de la première phase de ce mouvement de recul des pistons 101, 102, les ressorts 108, 109 suivent le mouvement et les spires extérieures des parties 108B, 109B ne sont pas encore grippées contre la surface du cylindre 100. Ce n'est qu'après un certain recul que les spires extérieures des parties 108B, 109B sont suffisamment comprimées pour se dilater et s'agripper contre la surface intérieure du cylin- dre 101 et se bloquer. Les spires retiennent ainsi les pis- tons 101, 102 dans une certaine position. Ce retard du grippage au moment du recul crée la garde de frein. En fait, à chaque actionnement du frein, l'usure est suffisamment faible pour que les ressorts 108, 109 sui- vent le mouvement du piston associé 101, 102 et reprennent leur position initiale le recul n'étant pas suffisant pour dilater les spires 108B, 109B et les bloquer dans le cylindre 100. Ce n'est que si la course des pistons 101, 102 dépasse une certaine amplitude que les ressorts associés 108, 109 ont la possibilité par les spires extérieures 108B, 109B de5 s'arc-bouter contre la surface intérieure du cylindre 101, interdisant alors au piston 101, 102 de reculer plus à l'intérieur du cylindre 100. Les pistons se trouvent ainsi dans une position corrigée de rattrapage d'usure des garnitu- res de frein. Ces opérations de progression se répètent dès que l'usure atteint un certain seuil, les grandes spires des res- sorts 108, 109 passant de la phase de glissement à la phase d'arc-boutement à l'intérieur du cylindre 100. Pour éviter un rattrapage excessif du jeu qui pourrait être provoqué par l'élévation de la température des freins, il est prévu, au niveau de chaque ressort 108, 109, une bague 110, 111 interdisant le rattrapage excessif de l'usure en cas de surcharge. Cette bague 110, 111, placée sur chaque ressort 108, 109, derrière les spires extérieures des parties 108B, 109B, glisse en souplesse contre la surface in- térieure du cylindre 100. Toutefois, lorsque la température du frein dépasse un certain seuil, les bagues 110, 111 sont suffisamment dilatées pour s'arc-bouter fermement à l'intérieur du cylindre 100 et interdisent alors toute pro- gression des parties 108B, 109B vers l'extérieur du cylindre 100. Ainsi, en cas d'élévation excessive de tempéra- ture dont le seuil est fixé par les caractéristiques des ba- gues élastiques 110, 111, les spires 108B, 109B ne peuvent plus avancer dans la direction des flèches D1, D2. Seuls les pistons 101, 102 peuvent s'écarter sous l'effet du fluide sous pression introduit dans la chambre 107. Au défreinage, les pistons 101, 102 peuvent ainsi revenir dans leur position d'origine, les spires des parties 108B, 109B n'ayant pas avancé à l'intérieur du cylindre 100. Selon les figures 2 et 2A, les bagues 110, 111 sont de préférence des rondelles en cuivre. Les bagues 110, 111 sont en général identiques. Selon la figure 2A, la bague 110 comporte une dé- coupe 1101 à sa périphérie pour le passage du ressort 108; cette découpe est allongée à cause du pas des spires du res- sort. L'orifice central 1102 évite que la bague 110 ne fonctionne comme un piston. Selon la figure 3, un second mode de réalisation d'un compensateur d'usure ou organe de rattrapage de jeu d'un frein à tambour est un dispositif extérieur à l'actionneur du frein. Ce dispositif de rattrapage de jeu se compose d'une tige 1 logée de manière télescopique dans un manchon 2. Une extrémité 11 de la tige 1 porte un moyen 12 pour fixer cette extrémité à l'un des segments du frein à tambour et l'autre extrémité 21 du manchon 2 porte un organe 22 pour fixer de même cette extrémité du manchon sur l'autre segment du frein à tambour. Les moyens d'accrochage 12, 22 de la tige 1 et du manchon 2 sont par exemple des extrémités re- pliées et mises en forme de crochet comme cela sera vu ulté- rieurement (fig. 5). L'autre extrémité 13 de la tige 1 coulisse dans le manchon 2. Dans ce premier mode de réalisation, la tige 1 et le manchon 2 sont de forme droite et la tige 1 est de préfé- rence creuse. La tige 1 porte extérieurement un ressort héli- coïdal 3 dont une extrémité 31 est fixe par rapport à la tige 1. Elle y est retenue par une butée ou un moyen analogue non représenté en détail. L'autre extrémité 32 du ressort 3 est formée par une ou quelques spires libres. Le ressort 3 peut se déployer librement sur la tige 1. Dans la position repré- sentée à la figure 3, le ressort 3 est comprimé comme cela sera décrit ci-après. Le manchon 2 comporte, à son extrémité chevau- chant la tige 1, une partie évasée 23 en forme d'entonnoir, venant chevaucher la ou les premières spires 32 du ressort 3. Ces spires, et notamment la première, viennent alors se blo- quer en coopérant avec l'ouverture en entonnoir 23 par un ef- fet de coin contre la tige 1 qui est ainsi bloquée par rap- port au manchon 2. Ce blocage se fait lorsque le compensateur d'usure 1, 2 est soumis à deux efforts de compression A, B appliqués aux extrémités 12, 22 par le ou les ressorts de rappel des segments après une action de freinage, lorsque la pédale de frein est relâchée, libérant le retour de fluide du circuit de freinage. Le blocage de ou des premières spires 32 dans la partie en entonnoir 23 du manchon 2 n'est pas instantané. Il y a d'abord un léger mouvement de glissement jusqu'à ce que le blocage se fasse. Bien que ce blocage soit relativement rapide, il présente un certain temps de réponse. Ce temps de réponse crée la garde du frein, c'est-à- dire permet au segment et aux garnitures de s'écarter de la piste. Comme ce temps de ré- ponse est relativement constant et que les ressorts de rappel agissent également avec une force sensiblement constante, le retour des segments de frein se fait d'une manière constante dans le temps; ce retour ne varie pas de manière considéra- ble d'un freinage à l'autre, aussi la garde créée par ce temps de réponse est elle constante. Inversement, ce temps de réponse évite que la garde s'annule, c'est-à-dire que les segments restent appli- qués en permanence contre la piste du tambour. Lorsqu'une ou quelques spires se bloquent entre les deux parties de l'ensemble télescopique (tige et manchon) à la compression, ce blocage n'est nullement définitif et le ressort peut toujours avancer sur la tige. Pour démonter le frein il faut en général rappro- cher les segments et comprimer le compensateur ce qui se fait sans difficulté si la compression est lente et non brusque comme après un coup de frein. La figure 4 est une vue en coupe simplifiée d'un autre mode de réalisation d'un compensateur d'usure de frein à tambour selon l'invention. Ce compensateur se compose d'une tige 1A, d'un manchon 2A courbes en arc de cercle, engagés télescopiquement. L'extrémité 11A de la tige 1 est droite avec un oeillet ou repliée à l'équerre avec une forme en épingle à cheveu comme celle représentée à la figure 6. Il en est de même de l'extrémité 21A du manchon tubulaire 2A. Cette figure 4 montre l'ouverture en entonnoir 23A du manchon 2A et la ou les spires 32A du ressort 3A. Ce dernier est également fixé par son extrémité 31A à l'extrémité de la tige 1A. L'extrémité 13A de la tige 1A coulisse télescopi- quement dans le manchon 2A. La forme courbe de la tige 1A et du manchon 2A favorise un effet d'arcboutement en complément du blocage de la ou des spires 32A entre l'ouverture en entonnoir 23A du manchon 2A et la tige lA; cette dernière est avantageusement creuse par souci de légèreté. Les extrémités 11, 21 du compensateur de la fi- gure 3 ont toutes deux une forme en épingle à cheveu comme l'extrémité 300 représentée à la figure 5. La vue de dessus montre que cette extrémité est plate. La vue en coupe montre la forme en épingle à cheveu et son introduction dans l'orifice 301 de l'un des segments 302. La figure 6 montre une forme allongée pour l'orifice 303 du segment 304 et la mise en place de l'extrémité recourbée 300 du compensateur non représenté. La figure indique également par la double flèche A la possibili- té de mouvement ou de jeu transversal de l'extrémité 300 dans l'orifice 303. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Frein à tambour à rattrapage automatique de jeu compre- nant un organe de rattrapage de jeu monté entre les deux seg- ments de frein pour les maintenir écartés avec une garde sensiblement constante malgré l'usure des garnitures, caractérisé en ce que - l'organe de rattrapage (100, 1, 1A) de jeu est formé d'au moins un ressort de type hélicoïdal (108, 109, 3, 3A) monté entre deux pièces télescopiques (100, 101; 100, 102; 1, 2; 1A, 2A) agissant chacune sur un segment du frein, ces deux pièces effectuant entre elles un mouvement d'extension télescopique lors du freinage, - l'une des extrémités (108A, 109A, 31; 31A) du ressort pre- nant appui sur l'une des pièces (101, 102, 1, 1A) - l'autre extrémité (108B, 109B, 32, 32A) du ressort s'arc- boutant contre l'autre pièce (100, 2, 2A) en fin de mouve- ment télescopique des deux pièces. ) Frein à tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'une des pièces est le cylindre de frein (100) et l'autre est un piston (101, 102) logé dans le cylindre de frein, - le ressort (108, 109) étant monté par une extrémité sur un téton du piston et son autre extrémité glisse contre la surface intérieure du cylindre lorsque le piston tire le ressort au cours d'une opération de freinage et s'arc-boute contre cette surface intérieure du cylindre à la fin du mouvement d'extension relative entre le piston et le cylin- dre, lorsque le piston est repoussé dans le cylindre après une action de freinage. 3 ) Frein à tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des pièces est le cylindre de frein (100) et l'autre pièce est constituée par chacun des deux pistons (101, 102) logés dans le cylindre, - un ressort de type hélicoïdal étant associé à chacun des pistons et s'arc-boutant contre la surface intérieure du cylindre. 4 ) Frein à tambour selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort (108, 109) a une forme tronconique dont la petite base (108A, 109A) est vissée sur le téton (0llA, 102A) du piston (101, 102) et la grande base (108B, 109B) glisse et s'appuie contre la surface du cylindre (100), une bague de blocage (110, 111) étant montée derrière la grande base, du côté du piston (101, 102) pour se dilater et se bloquer dans le cylindre (100) en cas d'élévation excessive de la tempéra- ture de frein pour interdire à la grande base (108B, 109B) du ressort (108, 109) de suivre le mouvement d'extension du pis- ton (101, 102). ) Frein à tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'une des pièces est une tige (1) et l'autre un manchon (2), ces deux pièces étant engagées télescopiquement l'une dans l'autre par une de leurs extrémités, chacune des au- tres extrémités (12, 22) étant reliée à un segment du frein, - la tige portant extérieurement le ressort de type hélicoi- dal (3) dont une extrémité (31) s'appuie sur la tige (1) et l'autre (32) contre l'extrémité (23) du manchon (2) rece- vant la tige (1), - l'extrémité de guidage (23) du manchon (2) étant évasée pour chevaucher au moins la spire d'extrémité (32) du res- sort (3) et bloquer le mouvement de rétraction de la tige (1) et du manchon (2) par un effet de coin, ce blocage se libérant automatiquement lorsque les deux éléments télesco- piques (1, 2) sont soumis à un effort agissant dans la di- rection opposée. 6 ) Frein à tambour selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tige (1) et le manchon (2) sont constitués par des pièces rectilignes. 7 ) Frein à tambour selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tige (1A) et le manchon (2A) ont une forme courbe. 8 ) Frein à tambour selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige et celle du manchon destinées à être fixées à un segment respectif se composent d'une boucle (300) et l'orifice (303) des segments (302) recevant chacun une ex- trémité de l'organe compensateur est un trou oblong. 9 ) Frein à tambour selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le ressort de type hélicoïdal est un ressort hélicoïdal de compression ou d'extension d'enveloppe cylindrique ou coni- que.