Brevet FR2819868A1 — publié le 20020726

La présente invention concerne d'une manière générale les freins à disque, notamment pour usage industriel. Elle s'applique avantageusement aux freins dits de sécurité, pour installations de manutention par exemple, où ces freins sont normalement serrés et ne sont desserrés que sur intervention de l'utilisateur. L'invention a pour but de proposer un frein à disque, notamment pour usage industriel, de grande fiabilité et de haut rendement. Selon l'invention, un frein à disque comportant deux patins destinés à coopérer avec les faces latérales d'un disque et portés par deux mâchoires est caractérisé par le fait que l'une des mâchoires est elle-même portée par un levier dit de translation monté coulissant par rapport à un support, tandis que l'autre mâchoire est montée articulée en bout d'un levier dit de pivotement monté par sa partie médiane à rotation sur le levier de translation, des moyens de manoeuvre étant prévus entre, d'une part, l'extrémité du levier de pivotement autre que celle qui porte la mâchoire et, d'autre part, le levier de translation. Avantageusement, le levier de pivotement est monté à rotation en bout d'une traverse solidaire du levier de translation. De préférence, les moyens de manoeuvre comprennent des moyens élastiques dits de manoeuvre. Avantageusement, les moyens de manoeuvre comprennent des moyens électromagnétiques, hydrauliques ou pneumatiques. Bien entendu, ces moyens de manoeuvre sont des moyens de serrage et/ou de desserrage. Avantageusement, le frein à disque comporte un moyen de rattrapage du jeu dû à l'usure des patins ; le moyen de rattrapage est constitué d'une came montée à rotation autour d'un axe porté par le levier de pivotement et excentré par rapport au profil de la came. De préférence, le frein à disque est muni d'un détecteur de l'usure des patins ; selon une forme de réalisation, le détecteur d'usure comprend une fourchette montée à rotation avec frottement sur le levier de translation, les dents de la fourchette entourant avec jeu un pion porté par le levier de pivotement ; la fourchette et le levier de translation sont traversés par un tirant autour duquel sont enroulés des moyens élastiques dits de détection qui prennent appui, d'un côté, sur une tête du tirant et, de l'autre côté, sur le levier de translation ; une rondelle de friction est interposée entre la fourchette et le levier de translation. De préférence, le tirant porte un axe transversal autour duquel est articulé un bras par une extrémité en forme de chape dont les ailes sont appliquées sur la fourchette et sont en forme de came en sorte que dans une position du bras les moyens élastiques de détection sont détendus. Avantageusement, les moyens élastiques de manoeuvre sont enfilés sur un axe entre une collerette que comporte celui-ci et la face transversale en regard d'un écrou monté à vissage sur une vis creuse elle-même enfilée sur l'axe sur lequel elle est montée à coulissement et à rotation, une rondelle de butée portée par l'axe en son extrémité empêchant la vis creuse de quitter axialement l'axe ; grâce à cette disposition, les moyens élastiques de manoeuvre font partie d'un sous-ensemble. Les moyens de manoeuvre comprenant deux plaques de manoeuvre, à savoir une première plaque et une seconde plaque, avantageusement la première plaque est portée par l'écrou et la seconde plaque par l'axe à son extrémité opposée à celle qui porte la rondelle de butée ; la première plaque est portée par l'écrou de manière réglable axialement, ledit écrou portant sur sa surface externe un filetage destiné à coopérer en vissage avec un taraudage interne de la première plaque. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des modes de réalisation représentés sur les dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'un frein à disque selon l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 et représente une variante ; - la figure 3 est une vue en perspective montrant un exemple de réalisation d'un frein à disque selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective selon la flèche IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de côté selon la flèche V de la figure 4 ; - les figures 6 et 7 sont des vues partielles montrant l'indicateur d'usure des freins selon les figures 3 à 5, la figure 7 étant une vue partielle de la figure 5 et la figure 6 une coupe selon VI-VI de la figure 7 ; - la figure 8 est une demi-vue partiellement en coupe de moyens élastiques de manoeuvre en forme de sous-ensemble, lesdits moyens élastiques de manoeuvre étant ici détendus ; - les figures 9 à 11 montrent les étapes de montage dans le frein du sousensemble de la figure 8 ; - la figure 12 est une demi vue partiellement en coupe analogue à la figure 8, les moyens élastiques de manoeuvre étant ici comprimés ; - les figures 13 et 14 montrent les étapes de montage dans le frein du sous-ensemble de la figure 12. En se reportant au schéma de la figure 1, on voit qu'un frein à disque selon l'invention comprend deux patins 11 et 12 portés par deux mâchoires 13, 14, destinés à coopérer avec les faces latérales d'un disque 10. L'une 13 des mâchoires est elle-même portée par un levier 16 dit de translation monté coulissant parallèlement à l'axe du disque 10, le long d'une barre-support 20 grâce à un coulisseau 19 qu'il présente et qui entoure la barresupport 20. L'autre 14 des mâchoires est montée articulée en 23 en bout d'un levier 21 dit de pivotement monté par sa partie médiane à rotation autour d'un pivot 22 prévu en bout d'une traverse 27 que porte le levier de translation 16. Entre l'extrémité 25 du levier de pivotement 21, opposée à l'articulation 23 de la mâchoire 14 par rapport au pivot 22, et le levier de translation 16 sont disposés des moyens de manoeuvre du frein à disque, c'est-à-dire des moyens de serrage et des moyens de desserrage dudit frein. Ici, ces moyens de manoeuvre comprennent deux plaques de manoeuvre 17,18 entre lesquelles sont disposés des moyens élastiques 15 dits de manoeuvre représentés par un ressort hélicoïdal agencé en sorte d'éloigner axialement les plaques 17,18 l'une de l'autre ; la première plaque 17 est en appui sur le levier de translation 16 et la seconde plaque 18 en appui sur l'extrémité 25 du levier de pivotement 21 ; ici, la seconde plaque 18 est elle- même montée à rotation sur le levier de pivotement 21 par l'intermédiaire d'une chape 24 autour de l'extrémité 25 en forme d'axe de rotation. Ainsi, comme il est aisé de le comprendre, le disque 10 est immobilisé en permanence par des moyens de serrage constitués par les moyens élastiques de manoeuvre 15, l'écartement des plaques de manoeuvre 17,18 conduisant à faire tourner dans le sens horaire, par rapport à la figure 1, le levier de pivotement 21 autour du pivot 22, ce qui se traduit par un déplacement de la mâchoire 14 vers la droite de la figure, en direction du disque 10, et un déplacement, vers la gauche de la figure, du pivot 22 donc de la mâchoire 13 en direction du disque 10 également. Pour desserrer le frein et libérer le disque 10, il est nécessaire de rapprocher l'une de l'autre les plaques 17 et 18 ; ici, ce rapprochement est effectué électromagnétiquement, la première plaque 17 étant munie d'un bobinage électrique 26 et constituant la carcasse d'un électroaimant, et la seconde plaque 18 en étant l'armature. Bien entendu, le desserrage peut être obtenu et réalisé autrement : les plaques 17 et 18 peuvent être l'une en forme de cylindre et l'autre en forme de piston et le desserrage du type à commande hydraulique ou pneumatique. Grâce à cette disposition, le nombre d'articulations est limité, la fiabilité et le rendement s'en trouvant améliorés ; le mouvement de coulissement du frein le long de la barre-support, parallèlement à l'axe du disque 10, suit d'éventuels mouvements axiaux du disque 10 sans qu'il en résulte des efforts excessifs ou des déformations. On remarquera qu'aucune des pièces qui transmettent l'effort de freinage ne travaille en traction, ce qui est favorable du point de vue de la sécurité. De plus, sur le plan de l'encombrement, le frein s'étend pratiquement symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie du disque 10 : ceci évite d'avoir à réaliser un frein"droit"et un frein"gauche"et limite le nombre de références et les stocks de rechange. Il est possible, bien entendu, d'équiper un tel frein de moyens de détection d'usure des patins pour rattrapage manuel ou automatique du jeu dû à l'usure. Sur le schéma de la figure 2, on a représenté un moyen de rattrapage automatique du jeu dû à l'usure des patins 11,12 constitué ici par une came 28 montée à rotation autour d'un axe horizontal excentré par rapport au profil de la came ; un tel moyen est connu et ne sera dès lors pas décrit davantage ici. Les figures 3 à 5 montrent un exemple de réalisation de frein à disque selon l'invention ; sur ces figures, les pièces jouant le même rôle que celles du schéma de la figure 2 portent les mêmes références. Ici, un détecteur d'usure, mieux visible sur les figures 6 et 7, est prévu, constitué d'une fourchette 30 dont les dents 31 entourent un pion 32 avec un jeu transversal 33 ; le pion 32 est porté par le pivot 22 du levier de pivotement 21 et est donc solidaire de ce levier. La fourchette 30 est appliquée avec un effort maîtrisé sur la traverse 27 portée par le levier de translation 16 : pour ce faire, elle est traversée, ainsi que la traverse 27, par un tirant 34 autour duquel sont enroulés des moyens élastiques 35 dits de détection ici en forme de rondelles Belleville qui prennent appui, d'un côté, sur une tête 36 du tirant 34 et, de l'autre côté, sur la traverse 27. A son extrémité qui est opposée à la tête 36 et qui s'étend au-delà de la fourchette 30, le tirant 34 porte un axe transversal 37 autour duquel est articulé, par son extrémité, un bras 38 ; ici, ladite extrémité est en forme de chape dont les ailes 39 sont appliquées sur la fourchette 30 par les moyens élastiques de détection 35 lorsque le bras 38 s'étend parallèlement à la traverse 27 ; ici, les ailes 39 sont en forme de came en sorte que, lorsque le bras 38 est mis dans une position verticale par rapport à la traverse 27, les moyens élastiques de détection 35 sont détendus. Ainsi, la fourchette 30 est appliquée contre la traverse 27 par les moyens élastiques de détection 35 et empêchée de tourner autour du tirant 34 par un couple de frottement résultant de cet effort d'application ; pour mieux maîtriser ce couple, au moins une rondelle en matériau de friction 40 peut être interposée entre la fourchette 30 et la traverse 27, comme représenté. Comme on l'a vu, lors d'un freinage ou d'un relâchement du frein, le levier de pivotement 21 pivote relativement au levier de translation 16 ; le dimensionnement des composants est choisi en sorte que la somme des courses des patins 11,12 lors du freinage, ou du relâchement, correspond au jeu 33 de débattement du pion 32 entre les dents 31 de la fourchette 30. Ainsi, tant qu'il n'y a pas d'usure, le pion 32 se déplace entre les dents 31 de la fourchette 30 en étant au droit du bord tantôt de l'une, tantôt de l'autre desdites dents 31. S'il y a usure, les mâchoires 13 et 14 se rapprochent davantage du disque à freiner, ce qui fait se déplacer le levier de translation 16 vers la gauche et l'articulation 23 vers la droite, par rapport à la figure 7 : dès lors, le levier de pivotement 21 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au levier de translation 16, et il en est de même du pion 32 qui entraîne la fourchette 30 dans le sens contraire, l'action des moyens élastiques de manoeuvre 15 étant très supérieure à celle des moyens élastiques de détection 35. Au desserrage du frein, par mise en oeuvre du bobinage 26 par exemple, les moyens élastiques de rappel des mâchoires 13,14 en éloignement du disque ayant une action inférieure à celle correspondant à l'immobilisation par frottement de la fourchette 30, la course de rappel est limitée par le jeu 33 de débattement du pion 32 ; la course relative de l'armature 18 par rapport à la carcasse 17 étant volontairement limitée par construction, la came 28 tourne en sorte de compenser le manque de déplacement suffisant du levier 21 par rapport à l'armature 18. Comme on l'aura compris, au fur et à mesure de l'usure des patins 11 et 12, la fourchette 30 tourne ; pour la remettre en position initiale, lors du changement des patins 11 et 12, il suffit de placer le bras 38 verticalement par rapport à la traverse 27, ce qui détend les moyens élastiques de détection 35 et permet de déplacer facilement la fourchette 30 et le levier 21 ; après cela, ledit bras 38 est remis parallèlement à la traverse 27, ce qui bloque la fourchette 30 dans les conditions décrites ci-dessus. La figure 8 montre des moyens élastiques de manoeuvre en forme de sous-ensemble 40. Ici, les moyens élastiques de manoeuvre 15 sont constitués d'un empilage de rondelles Belleville alternées enfilées sur un axe 41 entre une collerette 42 que comporte celui-ci et la face transversale en regard d'un écrou 43 monté à vissage sur une vis creuse 44 elle-même enfilée également sur l'axe 41 sur lequel elle est montée à coulissement et à rotation ; la vis creuse 44 est empêchée de quitter axialement l'axe 41 grâce à une rondelle de butée 45 portée par l'axe 41 en son extrémité et retenue par une vis 46 vissée en bout de l'axe 41. Au-delà de sa collerette 42, par rapport aux moyens élastiques de manoeuvre 15, l'axe 41 porte un moyen de rotule 47 et un filet de vissage d'extrémité 48. Ce moyen de rotule 47 coopère avec des moyens de rotule complémentaires 49 que porte l'armature 18, figure 9, et permet de recevoir ladite armature 18 solidarisée axialement à l'axe 41 grâce à un écrou 50 vissé sur le filet d'extrémité 48 de l'axe 41, avec interposition d'une rondelle élastique 51, figures 9 et 10. L'écrou 43 porte sur sa surface externe un filetage 53 destiné à coopérer en vissage avec un taraudage interne 52 de la carcasse 17 en extrémité d'un alésage central traversant 56 ; le diamètre dudit alésage central 56 correspond à celui d'un manchon de guidage 54 qui coiffe périphériquement la collerette 42 de l'axe 41. Un autre manchon de guidage 55 est interposé entre la vis creuse 44 et l'axe 41 pour faciliter le déplacement de ladite vis 44 sur ledit axe 41 ; avantageusement, les manchons de guidage 54 et 55 sont en matériau amagnétique pour assurer un bon rendement de l'électroaimant 17-18. Sur la figure 8, les rondelles élastiques de manoeuvre 15 sont détendues, la vis 44 étant complètement vissée dans l'écrou 43, tandis que l'épaulement de celui-ci est à légère distance axiale de la rondelle de butée 45. Le sous-ensemble 40 est alors enfilé dans la carcasse 17 du côté opposé à celui où se trouvera l'armature 18. En faisant tourner la vis 44 dans le sens horaire, on fait tourner dans le même sens l'écrou 43 qui se visse par son filet 53 dans la taraudage 52 de la carcasse 17, figures 9 et 10, jusqu'à ce que l'écrou 43 ait pénétré dans ladite carcasse 17, sa face externe étant à une distance déterminée f de la face externe de la carcasse 17, figure 10, distance qui permet d'ajuster l'effort des moyens élastiques de manoeuvre 15 Il est alors aisé de monter l'armature 18 sur l'axe 41. En empêchant l'écrou 43 de tourner par rapport à la carcasse 17 et en dévissant la vis 44 par rapport audit écrou 43, on tire l'axe 41 vers l'extérieur en comprimant les rondelles Belleville 15 et en entraînant l'armature 18 qui se rapproche de la carcasse 17 ; on arrête l'opération de dévissage lorsqu'un certain entrefer, distance axiale entre carcasse 17 et armature 18, est atteint ; lorsque la carcasse 17 et le sous-ensemble 40 sont montés dans le frein, l'entrefer est nominal et les rondelles Belleville de manoeuvre 15 exercent l'effort axial nominal souhaité lorsque la vis 44 est vissée dans l'écrou 43, le sousensemble 40 étant monté sur le frein. Bien entendu, le montage du sous-ensemble 40 dans la carcasse 17 est possible également lorsque les moyens élastiques de manoeuvre 15 sont préalablement comprimés : la figure 12 montre lesdits moyens élastiques de manoeuvre 15 dans un tel état, obtenu en faisant tourner la vis creuse 44 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui déplace axialement l'écrou 43 vers la collerette 42 et de ce fait comprime les rondelles Belleville de manoeuvre 15. Il suffit alors d'enfiler le sous-ensemble 40, figure 13, dans la carcasse 17, puis de visser l'écrou 43 dans celle-ci, figure 14, analogue à la figure 11 ; comme précédemment, l'effort axial nominal souhaité est obtenu lorsque la vis 44 est vissée dans l'écrou 43, le sous-ensemble 40 étant monté sur le frein. REVENDICATIONS 1. Frein à disque comportant deux patins (11, 12) destinés à coopérer avec les faces latérales d'un disque (10) et portés par deux mâchoires (13,14), caractérisé par le fait que l'une (13) des mâchoires est elle-même portée par un levier dit de translation (16) monté coulissant par rapport à un support, tandis que l'autre mâchoire (14) est montée articulée (23) en bout d'un levier dit de pivotement (21) monté par sa partie médiane à rotation (22) sur le levier de translation (16), des moyens de manoeuvre (17,18) étant prévus entre, d'une part, l'extrémité (25) du levier de pivotement (21) autre que celle qui porte la mâchoire (14) et, d'autre part, le levier de translation (16). 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le levier de pivotement (21) est monté à rotation (22) en bout d'une traverse (27) solidaire du levier de translation (16). 3. Frein à disque selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de manoeuvre comprennent des moyens élastiques (15), dits de manoeuvre. 4. Frein à disque selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de manoeuvre comprennent des moyens électromagnétiques (17,18, 26), hydrauliques ou pneumatiques. 5. Frein à disque selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen de rattrapage du jeu dû à l'usure des patins (11, 12). 6. Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moyen de rattrapage est constitué d'une came (24) montée à rotation autour d'un axe porté par le levier de pivotement (21) et excentré par rapport au profil de la came (28). 7. Frein à disque selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est muni d'un détecteur de l'usure des patins (11,12). 8. Frein à disque selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le détecteur d'usure comprend une fourchette (30) montée à rotation avec frottement sur le levier de translation (16), les dents (31) de la fourchette (30) entourant avec jeu (33) un pion (32) porté par le levier de pivotement (21). 9. Frein à disque selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la fourchette (30) et le levier de translation (16) sont traversés par un tirant (34) autour duquel sont enroulés des moyens élastiques (35) dits de détection qui prennent appui, d'un côté, sur une tête (36) du tirant (34) et, de l'autre côté, sur le levier de translation (16). 10. Frein à disque selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'une rondelle de friction (40) est interposée entre la fourchette (30) et le levier de translation (16). 11. Frein à disque selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que le tirant (34) porte un axe transversal (37) autour duquel est articulé un bras (38) par une extrémité en forme de chape dont les ailes (39) sont appliquées sur la fourchette (30) et sont en forme de came en sorte que dans une position du bras (38) les moyens élastiques de détection (35) sont détendus. 12. Frein à disque selon l'une des revendications 3 à 11, caractérisé par le fait que les moyens élastiques de manoeuvre (15) sont enfilés sur un axe (41) entre une collerette (42) que comporte celui-ci et la face transversale en regard d'un écrou (43) monté à vissage sur une vis creuse (44) elle-même enfilée sur l'axe (41) sur lequel elle est montée à coulissement et à rotation, une rondelle de butée (45) portée par l'axe (41) en son extrémité empêchant la vis creuse (44) de quitter axialement l'axe (41). 13. Frein à disque selon la revendication 12, dans lequel les moyens de manoeuvre comprennent deux plaques de manoeuvre à savoir une première plaque (17) et une seconde plaque (18), caractérisé par le fait que la première plaque (17) est portée par l'écrou (43) et la seconde plaque (18) par l'axe (41) à son extrémité opposée à celle qui porte la rondelle de butée (45). 14. Frein à disque selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la première plaque (17) est portée par l'écrou (43) de manière réglable axialement, ledit écrou (43) portant sur sa surface externe un filetage (53) destiné à coopérer en vissage avec un taraudage interne (52) de la première plaque (17).