Brevet FR2947022A1 — publié le 20101224

Segment pour frein à tambour, et frein à tambour associé La présente invention concerne un segment de frein à tambour à commande pneumatique ou hydraulique pour véhicule, notamment pour véhicule poids lourd ou pour des engins spéciaux dotés de freins à tambour présentant une grosse capacité de freinage. L'invention a pour but d'améliorer le remplacement des garnitures usagées des freins à tambour, en limitant le nombre de pièces à démonter et à remonter, et io en évitant en particulier le démontage des mâchoires de frein. ETAT DE LA TECHNIQUE On connaît depuis longtemps les freins à tambour, qui sont un système de 15 freinage constitué d'un tambour, à l'intérieur duquel se trouvent au moins deux mâchoires munies de garnitures. Leur fonction est de s'écarter grace à des cames ou des pistons actionnés lors du freinage, et qui provoquent un frottement important entre la garniture et le tambour. Ce frottement induit un effet de freinage en rotation du tambour par rapport aux mâchoires et aux garnitures. Le tambour étant solidaire 20 de la roue du véhicule, celle-ci se trouve freinée. Les cames sont typiquement actionnées par une commande mécanique (câble, tirant), et les pistons sont actionnés par une commande hydraulique. Compte tenu de la concurrence de la technologie des freins à disque et de leurs avantages spécifiques (moins de risque de blocage, meilleure résistance à 25 l'échauffement), les freins à tambour ont été largement remplacés par les freins à disque sur un nombre croissant de véhicules à moteur. Cependant, compte tenu de leur couple de freinage supérieur et de leur meilleur comportement en milieu boueux, les freins à tambour conservent tout leur intérêt pour le freinage des véhicules lourds, tels que les camions poids-lourds, et 30 pour les engins militaires. 2 Pour ce type de véhicules, l'entretien des freins à tambour existants représente un budget conséquent, et une source de coûts de fonctionnement non négligeable. En effet, la maintenance des freins à tambour nécessite une immobilisation de plusieurs heures du véhicule, d'autant plus lorsqu'il s'agit de véhicules poids-lourds qui comportent un grand nombre d'essieux, et par conséquent de roues et de freins. Une opération de maintenance typique consiste alors à déposer l'intégralité du système de freinage, puis à démonter entièrement le frein, soit : démonter les vis, ressorts, points fixes, désolidariser le tambour et la mâchoire qui porte les garnitures io constituant les pièces d'usure. Ensuite on remonte des garnitures neuves, et on ré-assemble le frein, qu'on remonte ensuite sur le véhicule. En outre, la garniture est rivetée directement sur la mâchoire, ce qui impose, pour remplacer la garniture, de déposer le frein, de démonter la mâchoire, puis de démonter les rivets pour enlever la garniture usée. Il faut ensuite riveter une 15 nouvelle garniture sur la mâchoire, avant de remonter entièrement le frein et de reposer le frein sur le véhicule. Il est donc important de noter que dans les freins à tambour connus, il n'est pas possible de remplacer simplement et rapidement les garnitures, à la différence des plaquettes des freins à disque. 20 BUTS DE L'INVENTION Un but de l'invention est par conséquent de remédier au problème posé et aux inconvénients des freins à tambour selon l'état de la technique. 25 Un autre but de l'invention est de proposer un frein à tambour modifié, permettant un remplacement aisé des garnitures, sans nécessiter la dépose des mâchoires du frein. Un autre but de l'invention est de proposer un frein à tambour susceptible de réduire sensiblement le coût de fonctionnement et de maintenance du frein. 3 Un autre but de l'invention est de proposer un frein à tambour modifié qui soit aisément adaptable à n'importe quel type de frein à tambour. OBJET DE L'INVENTION Le principe de l'invention consiste à proposer un segment modifié pour frein à tambour. Ce segment se compose d'une mâchoire et d'un support de garniture. Alors que dans l'état de la technique, la garniture de friction est directement rivetée sur l'extrados de la mâchoire, l'invention propose de fournir un support intermédiaire lo pour la garniture, support qui est alors fixé sur la mâchoire. La fixation de la garniture sur la mâchoire est donc, selon l'invention, indirecte. Le support de garniture, qu'on appellera dans la suite la � cassette porte-garniture �, ou la � plaquette porte-garniture �, est une nouvelle pièce dans le domaine des freins à tambour. is Par ailleurs, la cassette porte-garniture n'est pas rivetée sur la mâchoire, ce qui nécessiterait le démontage de celle-ci lors du remplacement des ganitures, mais l'ensemble de la cassette porte-garniture est vissé sur la mâchoire, de sorte qu'il suffit de le dévisser à partir de la mâchoire, sans avoir à démonter cette dernière lors d'un remplacement des garnitures usagées. 20 La garniture et son support forment ainsi une cassette qu'il est bien plus aisé de remplacer, et en outre il devient économique de gérer un stock de cassettes porte-garniture pour un échange standard rapide lors des opérations de maintenance des freins à tambour. Plus précisément, l'invention a pour objet une cassette porte-garniture pour 25 un frein à tambour équipé de segments comportant une mâchoire pourvue d'une jante pour la fixation d'une garniture de friction, l'ensemble formant un segment pour frein à tambour, caractérisée en ce qu'elle comporte un support incurvé sous la forme d'un secteur de cylindre apte à être fixé directement sur la jante de ladite mâchoire, et en ce qu'elle est pourvue d'une garniture de friction de forme adaptée à 30 celle dudit support. Selon un mode de réalisation avantageux, la garniture comporte une pluralité de trous traversants et est fixée sur son support par un ensemble de rivets positionnés dans lesdits trous. En outre, le support comporte une pluralité de trous pour la fixation de la 5 cassette porte-garniture sur la mâchoire du segment. Ainsi, les garnitures ne sont plus directement rivetées sur la jante de la mâchoire, ce qui imposerait le démontage des mâchoires pour le remplacement des garnitures. Mais au contraire, les garnitures sont fixées sur un support intermédiaire, qui à son tour est vissé sur la jante de la mâchoire, de sorte que les garnitures ne io sont plus en liaison directe avec la jante de la mâchoire. De préférence, la fixation de la cassette porte-garniture sur la jante de la mâchoire est obtenue à l'aide de vis auto-freinées qui traversent les trous de fixation de la cassette et dont les extrémités viennent se fixer dans des alésages aménagés dans la jante de la mâchoire. 15 Dans un mode de réalisation préféré, ledit support comporte au moins un gousset de renfort, formé par un secteur métallique soudé sous la face inférieure du support de garniture de la cassette porte-garniture. L'invention a également pour objet un segment pour frein à tambour, comportant une mâchoire composée d'une ame radiale terminée par une jante axiale 20 en forme de secteur de cylindre, caractérisé en ce que ladite jante est adaptée pour recevoir une cassette porte-garniture telle que définie précédemment. Dans un mode de réalisation économique du segment, la largeur de ladite jante est sensiblement inférieure à la largeur du support de la cassette porte-garniture. 25 En outre, l'invention a encore pour objet un frein à tambour pour une roue d'un véhicule comportant un plateau, un tambour et au moins deux segments de frein comprenant chacun une mâchoire actionnée par un levier, et une garniture de friction agissant sur le tambour lors d'un freinage, caractérisé en ce que chaque segment comporte une cassette porte-garniture selon l'invention. De préférence, ladite cassette porte- garniture est fixée sur la jante de la mâchoire du segment par des ensembles vis-écrou ou des vis auto-freinées. L'invention a encore pour objet un nouveau procédé de rénovation d'un frein à tambour comportant au moins un segment tel que décrit précédemment, 5 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : démonter la roue pourvue d'un frein à tambour; - démonter le tambour du frein, en gardant la mâchoire des segments du frein en place ; dévisser les vis de fixation de la cassette porte-garniture qui porte les io garnitures usagées ; remplacer la cassette porte-garniture usagée par une cassette porte-garniture neuve, et revisser les vis de fixation de la cassette porte-garniture; remonter le tambour is remonter la roue. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture 20 de la description détaillée des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un segment de frein à tambour conforme à l'état actuel de la technique ; - la figure 2 représente en élévation partiellement en coupe, une mâchoire de frein à tambour pourvue d'une cassette porte-garniture selon l'invention ; 25 - la figure 2A représente une vue en coupe transversale A-A de la mâchoire de frein à tambour selon la figure 2 ; - la figure 3 représente une vue en élévation et en coupe de la cassette porte-garniture pour frein à tambour, selon l'invention ; - la figure 3A représente une vue en coupe transversale A-A d'une cassette 30 porte-garniture de la figure 3 ; 6 - la figure 4A représente une vue de dessus d'une garniture pour la cassette porte-graniture selon l'invention ; - la figure 4B représente une vue de côté de la garniture de la figure 4A. - la figure 5 représente en élévation partiellement en coupe, une variante de mâchoire de frein à tambour pourvue d'une cassette porte-garniture selon l'invention ; - la figure 5A représente une vue en coupe transversale A-A d'une cassette porte-garniture de la figure 5. On a représenté en figure 1 un segment de frein à tambour selon l'état io actuel de la technique. La structure des freins à tambours complets étant bien connue dans l'état de la technique, il n'est pas nécessaire de décrire un frein existant dans son intégralité. Comme on le voit, le segment de frein 1 se compose d'une mâchoire 2 qui assure la rigidité du segment, et d'une garniture de friction 3 destinée à entrer en is contact avec l'intérieur du tambour, lors d'un freinage. La mâchoire 2 est pourvue d'une ame radiale 4 de forme arquée, surmontée d'une jante axiale 5 en forme de secteur cylindrique, qui est globalement perpendiculaire à l'ame radiale 4. La mâchoire 2 se termine à chaque extrémité par une fourche pourvue de 20 paliers, à savoir un palier 7 prévu pour un galet, et un palier 6 prévu pour un point fixe. L'ame 4 et la jante 5 de la mâchoire sont typiquement en fonte ou en acier. La largeur de la jante 5 est égale à la largeur de la garniture 3, ce qui augmente le poids du segment, notamment lorsque la jante est également en fonte. 25 Dans la figure 5, on a réprésenté une autre variante de forme de mâchoire. Mais il est à noter que la mâchoire 2 décrite avec ses extrémités 6,7 et une ame 4 ainsi qu'une jante 2 peut encore adopter d'autres formes de technologie de construction non réprésentées, sans pour autant limiter la portée de la présente invention. Ces autres modes de construction de la mâchoire sont en général 30 spécifiques aux différents constructeurs. La garniture 3 est fixée sur la jante 5 du segment par un ensemble de rivets tubulaires 8. Par conséquent, lorsque la garniture est usagée, afin de pouvoir démonter la garniture par rapport à la jante 5, il est nécéssaire de percer les rivets, et par conséquent il faut déposer l'intégralité du segment 1, ce qui impose de démonter l'ensemble du frein à tambour, avec les conséquences déjà décrites en termes de temps de main-d'oeuvre et de coût d'immobilisation du véhicule. On se réfère maintenant à la figure 2. Dans cette figure, on a représenté en élévation un segment 21 pour frein à tambour conforme à l'invention. Il comporte une mâchoire sensiblement en arc de cercle, pourvue d'un palier 6 prévu pour un lo axe de point fixe, et un palier 7 prévu pour un galet. La mâchoire comporte une ame radiale 4, renforcée par des nervures transversales 22. L'extrémité radiale de l'ame 4 comporte une jante 5 en forme de secteur cylindrique, sur laquelle est fixée une cassette porte-garniture 26 conforme à l'invention. Cette cassette porte-garniture 26 comporte un support ou flasque is métallique 27, qui fait office de jante à l'égard de la garniture 3, et qui est également de forme cylindrique, adaptée à la forme extérieure cylindrique de la jante 5 de la mâchoire 4. La cassette porte-garniture 26 comporte en outre, sur l'intégralité de la largeur du support métallique 27, une garniture de friction 3, connue en elle-même, 20 et destinée à coopérer avec la surface interne du tambour, non représenté. La garniture de friction 3 est de préférence fixée sur le support métallique 27 par des rivets 24. De façon avantageuse, la cassette porte-garniture 26 comporte en outre des goussets de renfort 28, sous la forme de flasques en arc de cercle soudés 25 perpendiculairement sur la face interne 29 (figure 2A) du support métallique 27, qui est opposée à la face externe 30 de celui-ci, qui porte la garniture de friction 3. Grâce à ces goussets de renfort 28, il est possible de réduire la largeur de la jante 5 de la mâchoire 4, ce qui permet globalement d'alléger le segment garni 21 et de réduire son coût de fabrication. 8 La cassette porte-garniture 26 est de préférence fixée à la jante 5 de la mâchoire 4 par une série de vis freinées 25, traversant le support métallique 27 de la cassette 26 depuis sa face externe 30, et venant s'insérer dans des pas de vis aménagés dans la jante 5 de la mâchoire 4. Il résulte de cette structure que la cassette porte-garniture 26 représente une structure intermédiaire indépendante, aisée à démonter à partir du segment 21. Sans la cassette porte-garniture 26, le segment 21 est nu et simplement réduit à une mâchoire, redimensionnée avec une jante moins large. Avec la cassette porte-garniture 26 en place, le segment 21 est dit � garni �. io On se réfère maintenant aux figures 3 et 3A où l'on voit mieux la structure de la cassette porte-garniture 26, dans son état démonté par rapport à la mâchoire. La vue en section transversale de la figure 3A fait apparaître la structure radiale de la cassette porte-garniture 26, constituée de l'empilement du support métallique 27 et de la garniture 3 fixée sur le support métallique 27 à l'aide de rivets 24. Cette figure is fait également apparaître en section transversale, les goussets de renfort 28 du support métallique 27, qui sont optionnels, mais permettent de rigidifier davantage celui-ci pour éviter toute flexion intempestive du support pendant le freinage. En figure 3, on a fait apparaître des ensembles vis-écrou 25 montés dans des trous 32 traversant la garniture 3 et le support métallique 27. Ces ensembles vis 20 écrou 25 permettent de fixer, de façon aisément démontable, la cassette porte-garniture 26 à la jante 5 (représentée en trait interrompu sur la figure 2). Bien entendu, l'homme du métier saura dimensionner les différents composants cités, en fonction des efforts de freinage à appliquer. Comme représenté en figures 4A et 4B, dans un mode de réalisation 25 standard du segment de freinage 21 selon l'invention, on prévoiera n rivets 24 par mâchoire, et m vis de fixation 25 par garniture et segment, sachant qu'il y a en général deux segments par frein à tambour, et une ou plusieurs garnitures 3 par mâchoire et donc par segment. Dans un exemple de réalisation usuel, on prendra par exemple n = 16 et m = 8, mais l'homme du métier sera à même de faire le meilleur 30 choix en fonction des normes et des besoins spécifiques à chaque cas de figure. 25 9 Dans les figures 5 et 5A on a représenté une variante de réalisation dans laquelle I'ame simple 4 de la mâchoire peut être remplacée par une ame double 44 soudée une une jante 35. En outre, comme représenté en 36 et 37, les extrémités de lame peuvent avoir des formes variées selon les habitudes des différents constructeurs. De façon classique, les matières utilisées pour les mâchoires et pour les supports 27 des cassettes de freinage 26, sont la fonte et l'acier, qui permettent une bonne diffusion de la chaleur alliée à une élasticité suffisante en cours de fonctionnement. io Grâce à l'invention, une opération de rénovation d'un frein à tambour comporte maintenant les étapes suivantes : - démonter la roue ; démonter le tambour du frein, en gardant la mâchoire en place ; - dévisser les vis de fixation 25 de la cassette porte-garniture 26 qui porte 15 les garnitures 3 usagées ; remplacer la cassette porte-garniture usagée par une cassette porte-garniture 26 neuve, et revisser les vis de fixation 25 ; - remonter le tambour - remonter la roue. 20 En conséquence, on note en particulier qu'il est possible de conserver tous les règlages d'origine du frein (vis, ressorts), puisque la mâchoire n'est pas démontée. AVANTAGES DE L'INVENTION L'invention permet de répondre aux problèmes posés. Elle se traduit par un coût moindre de la maintenance des systèmes de freins à tambour, notamment du fait qu'elle permet d'immobiliser un minimum de temps le véhicule. En effet, elle permet un changement nettement plus rapide des garnitures usagées. Compte tenu de la valeur réduite des éléments qui portent les garnitures (soit la cassette de freinage intermédiaire), le stock de pièces détachées représente une plus faible valeur immobilisée, d'où une meilleure rentabilité pour les réparateurs. En outre, le frein modifié selon l'invention permet une adaptation aisée aux freins les plus représentatifs du marché, soit par l'intermédiaire de cassettes de freinage pourvues des garnitures standardisées les plus vendues, soit par l'intermédiaire de segments garnis complets, comportant les mâchoires spécifiques aux différents constructeurs de freins ou de véhicules. io Enfin, grâce à l'invention, il est possible d'optimiser la conception de la mâchoire tout en conservant le respect des normes dites WVA pour les garnitures, aux trous de passage près pour la fixation de la cassette porte-garniture. Ces normes WVA définissent pour l'ensemble des fabricants, les caractéristiques dimensionnelles (épaisseur, largeur, diamètre, nombre de trous etc) des garnitures de friction. Sur la 15 figure 4A, celà correspond notamment aux n trous de rivets. Il est à noter que l'invention ne modifie rien à la norme existante, mais ajoute aux garnitures existantes les trous de passage 32 pour la fixation du support de cassette 26. REVENDICATIONS1. Cassette porte-garniture (26) pour un frein à tambour équipé de segments comportant une mâchoire (2) pourvue d'une ame (4 ;44) et d'une jante (5 ;35) pour la fixation d'une garniture de friction (3), l'ensemble formant un segment (21) pour frein à tambour, caractérisée en ce qu'elle comporte un support (27) incurvé sous la forme d'un secteur de cylindre apte à être fixé directement sur la jante (5 ;35) de ladite mâchoire, et en ce qu'elle est pourvue d'une garniture de friction (3) de forme lo adaptée à celle dudit support (27). 2. Cassette porte-garniture (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture (3) comporte une pluralité de trous traversants et est fixée sur le support (27) par un ensemble de rivets (24) positionnés dans lesdits trous traversants. 15 3. Cassette porte-garniture (26) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit support (27) comporte une pluralité de trous (32) pour la fixation de la cassette porte-garniture sur la jante (5 ;35) de la mâchoire (2). 4. Cassette porte-garniture (26) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la fixation de la cassette porte-garniture (26) sur la jante (5 ;35) de la mâchoire 20 (2) est obtenue à l'aide de vis auto-freinées (25) qui traversent les trous de fixation (32) de la cassette et dont les extrémités viennent se fixer dans des alésages aménagés dans la jante (5 ;35) de la mâchoire (2). 5. Cassette porte-garniture (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit support (27) comporte au moins un 25 gousset de renfort (28), formé par au moins un secteur métallique soudé sous la face inférieure dudit support (27). 6. Segment (21) pour frein à tambour, comportant une mâchoire (2) composée d'une ame radiale (4 ;44) terminée par une jante axiale (5 ;35) en forme de secteur de cylindre, caractérisé en ce que ladite jante (5 ;35) est adaptée pour12 recevoir une cassette porte-garniture (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Segment (21) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la largeur de ladite jante (5 ;35) est sensiblement inférieure à la largeur du support (27) de la 5 cassette porte-garniture (26). 8. Frein à tambour pour une roue d'un véhicule comportant un plateau, un tambour et au moins deux segments (21) de frein comprenant chacun une mâchoire (2) actionnée par un levier, et une garniture de friction (3) agissant sur le tambour lors d'un freinage, caractérisé en ce que chaque segment (21) comporte une cassette 10 porte-garniture (26) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Frein à tambour selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite cassette porte-garniture (26) est fixée sur la jante (5 ;35) de la mâchoire .(2) du segment par des ensembles vis-écrou ou des vis auto-freinées. 10. Procédé de rénovation d'un frein à tambour comportant au moins un 15 segment selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - démonter la roue pourvue d'un frein à tambour; - démonter le tambour du frein, en gardant la mâchoire des segments du frein en place ; 20 - dévisser les vis de fixation (25) de la cassette porte-garniture (26) qui porte les garnitures usagées (3) ; - remplacer la cassette porte-garniture (26) usagée par une cassette porte-garniture neuve, et revisser les vis de fixation (25) de la cassette porte-garniture; 25 remonter le tambour - remonter la roue. 30