Brevet FR3019245A1 — publié le 20151002

SYSTÈME DE FREINS A DISQUES HUMIDE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des freins à disques humide, plus particulièrement mis en oeuvre sur les engins de chantier. Ce système de freinage à disques humide a vocation à satisfaire les normes en vigueur, telle que par exemple la norme NF EN ISO 3450 ou toute autre norme équivalent. ÉTAT ANTÉRIEUR DE LA TECHNIQUE Les freins à disques humide sont aujourd'hui d'un usage bien connu. Ils mettent en oeuvre une pluralité de disques parallèles entre eux. Sous l'action d'un piston selon une direction perpendiculaire au plan dans lequel s'inscrivent les disques, ces derniers entrent en contact les uns avec les autres, générant une force de friction propre à induire le ralentissement et l'arrêt de l'organe rotatif, et notamment la roue d'un véhicule, à laquelle ils sont associés. Sur les engins de chantier notamment, le freinage mettant en oeuvre de tels systèmes de 20 frein humide, est actionné par défaut. En d'autres termes, sans action extérieure, le véhicule est maintenu à l'arrêt, et une action positive de l'utilisateur doit être exercée afin de permettre au véhicule de se déplacer. On a décrit, en relation avec les figures 1, 2 et 3, un tel système de freinage à disques 25 humide de l'art antérieur. Ainsi, ce système de freinage comprend une pluralité de disques 1, montés parallèlement les uns aux autres et respectivement solidaires d'un organe rotatif 8 et d'un élément fixe 7 par rapport au châssis du véhicule. Ces disques sont soumis à l'action d'un piston 2, mobile en translation selon une direction perpendiculaire au plan dans lequel ils s'inscrivent. A cet effet, un système de ressort 3, prenant appui sur un autre 30 élément fixe 5 par rapport au châssis du véhicule, est reçu dans un logement prévu à cet effet au sein du piston 2, et exerce une force de contrainte contre ledit piston, qui à son tour, induit le freinage de l'organe rotatif 8. Les dimensions du système de ressort 3 et des pièces mécaniques avec lesquelles il coopère sont choisies de telle sorte que par défaut, le système de freinage est actionné. Afin de libérer la rotation de l'organe rotatif 8, le piston 2 est soumis à l'action d'un fluide hydraulique reçu dans une chambre 6 au niveau de laquelle le fluide hydraulique est acheminé au moyen d'une pompe (non représentée). On a ainsi représenté à la figure 2 l'action du fluide hydraulique au sein de la chambre 6 induisant la translation du piston 2 en direction de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, et la compression du système de ressort 3, libérant ainsi l'action de friction des disques et corollairement, la possibilité pour le véhicule de se mouvoir. On a ainsi représenté en traits discontinus le positionnement respectif du piston 2 et du système de ressort 3. Cependant, la relative complexité d'un tel système de freinage et la difficulté à accéder à ses différents composants requièrent qu'il soit efficace pendant la durée de vie du véhicule sur lequel il est monté. Or, l'usure des disques inhérente aux actions répétées du freinage réduit la distance X de la zone de friction des disques entre eux (voir figure 3), de sorte que l'action du freinage proprement dite s'amenuise au fur et à mesure de l'usure ainsi générée, nonobstant les caractéristiques physiques du système de ressort 3, notamment sa constante de raideur. En effet, on doit tenir compte pour le choix de ce système de ressort, d'une part de l'usure effective des disques de freinage et d'autre part, de la puissance du fluide hydraulique générée lorsque l'on souhaite libérer l'action du frein, ce d'autant que l'on souhaite disposer d'un freinage doux et régulier tout au long de la vie d'utilisation du véhicule sur lequel ledit système de freinage est monté. Ce faisant, un surdimensionnement de ces différents composants est nécessaire. L'objet de la présente invention est donc de s'affranchir de ces inconvénients et d'éviter 25 notamment le surdimensionnement des différents organes entrant dans la constitution d'un tel frein, et de garantir des performances de freinage constantes au fur et à mesure de l'usure des garnitures de frein. BREF EXPOSÉ DE L'INVENTION 30 A cet effet, l'invention vise un système de frein à disques humide comprenant un ensemble de disques respectivement solidarisés à un organe rotatif et fixes par rapport au châssis du véhicule sur lequel il est monté, ces disques étant soumis à l'action d'un piston, apte à exercer une pression sur les disques en direction de l'organe rotatif, ledit piston étant lui- même soumis en permanence à l'action d'un système de ressort prenant appui sur un élément fixe par rapport au châssis du véhicule et dont l'action est neutralisée par un fluide hydraulique reçu à cet effet dans une chambre définie entre un autre élément fixe par rapport au châssis et un épaulement ménagé au sein dudit piston, et alimentée par une source de pression hydraulique. Selon l'invention, le système de frein comprend en outre un second piston, monté de manière antagoniste par rapport au premier piston, et recevant l'extrémité du système de ressort opposée à celle prenant appui contre le premier piston, ce second piston étant susceptible de se déplacer en translation selon la même direction que ledit premier piston et en direction de ce dernier sous l'action d'un fluide hydraulique générée par la même source de pression hydraulique ou par une seconde source de pression hydraulique. En d'autres termes, l'invention vise à maintenir sensiblement constante la force générée 15 par le système de ressort sur le premier piston d'actionnement sur les disques, au fur et à mesure de l'usure de ces derniers. Ce faisant, l'action de ce piston n'est plus dégradée par l'usure des disques et on dispose d'un freinage pérenne et constant, à tout le moins en termes d'efficacité, pendant la vie du 20 véhicule sur lequel le système de freinage est monté. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES Ainsi que déjà indiqué, les figures 1 à 3 représentent un système de freinage à disques 25 humide conforme à l'état antérieur de la technique. La figure 4 est une représentation schématique illustrant un système de freinage conforme à l'invention avant toute usure, et actionné par défaut. La figure 5 est une vue analogue à la figure 4 en mode de freinage désactivé. La figure 6 est une représentation schématique du système de freinage de l'invention, après 30 usure et actionné par défaut. La figure 7 est une vue analogue à la figure 6 avec actionnement du piston afin de libérer le frein. La figure 8 est une vue analogue à la figure 7 en fin d' actionnement dudit piston. La figure 9 illustre le système de freinage de l'invention, toujours dans la configuration d'usure des disques, avec freinage réactivé et conservation de la puissance de freinage. MODE DE RÉALISATION DE L'INVENTION On a donc représenté avec la figure 4 une vue schématique des éléments essentiels du système de freins humide conforme à l'invention. Comme déjà indiqué, par défaut, le système de freinage est activé. A cet effet, le piston 2 exerce une pression sur les différents disques 1 par l'intermédiaire d'un système de ressort, dont un seul d'entre eux 3 a été représenté. En effet, dans la pratique, un tel système de ressort est constitué par un système de révolution, comprenant typiquement une pluralité de ressorts disposés à 360 °. Contrairement à l'art antérieur, ce système de ressort ne prend pas appui directement sur l'élément fixe 5 par rapport au châssis, mais par l'intermédiaire d'un second piston 4, mobile en translation par rapport au châssis, selon la direction de la force d'action du ressort. A cet effet, ce second piston 4 est susceptible d'être soumis à l'action d'un fluide hydraulique, reçu dans une chambre 9 ménagée entre un épaulement dudit piston 4 et l'élément fixe 5 par rapport au châssis, tel que l'on peut bien l'observer sur la figure 4. 25 Cette chambre 9 est susceptible de recevoir le fluide hydraulique sous pression au moyen d'une pompe, non représentée, alimentant le fluide par une canalisation 10 obturée par un clapet à bille 11, voire par une valve pilotée. Ainsi donc lorsque le système de frein est activé, donc par défaut et lorsque les disques ne 30 sont pas usés, tant la chambre de dégagement 6 du piston 2 que celle 9 de mise en translation du second piston 4 sont dépressurisées, et en outre, ledit second piston 4 prend appui sur l'élément fixe 5 par rapport au châssis (figure 4). 10 15 20 Afin de libérer l'action de freinage, et toujours dans une configuration de disques non usés, le fluide hydraulique est introduit dans la chambre de dégagement 6, et dans la chambre 9 (voir figure 5). En raison de la constante de raideur du ressort 3 d'une part, et de l'état non usé des disques, la pression hydraulique dans la chambre 9 est insuffisante pour induire le déplacement du second piston 4, de sorte que celui-ci demeure au contact de l'élément fixe 5 par rapport au châssis. En revanche, la pression hydraulique dans la chambre de dégagement 6 induit le déplacement du piston 2 en direction de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, et corollairement, la libération des disques 1 permettant alors au véhicule de progresser. Lorsque les disques s'usent, la distance X de la zone de friction des disques diminue (voir figure 6). Ce faisant, en l'absence du dispositif particulier de l'invention, l'action du ressort 3 est affectée et devient moins efficace. Dans une telle configuration d'usure des disques, et afin de libérer l'action du piston 2, le fluide hydraulique est introduit dans les deux chambres 6 et 9 (figure 7). Cependant, en raison de l'usure des disques, et corollairement du déplacement relatif du piston 2 en direction desdits disques résultant de la diminution de la distance X, l'action du ressort 3 n'est plus suffisante pour vaincre la force hydraulique générée par le fluide hydraulique introduit dans la chambre 9. Ce faisant, le second piston 4 se déplace légèrement en direction des disques, s'écartant de fait de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, jusqu'à ce que l'on aboutisse à l'équilibre avec la charge initiale résultant des caractéristiques du ressort. Corollairement, le fluide hydraulique introduit dans la chambre de dégagement 6, induit le déplacement du piston 2 en direction de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, libérant alors les disques. Afin de poursuivre l'action de désengagement des freins, le second piston 4 est maintenue en position décalée de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, en raison du volume du fluide hydraulique dans la chambre 9 et corollairement de la présence du cliquet à bille 11, qui s'oppose au retour du fluide hydraulique au niveau de la source de pression hydraulique. Corollairement, l'alimentation en fluide hydraulique dans la chambre de dégagement 6 se poursuit, induisant de fait le déplacement du piston 2 en direction de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, (figure 8), permettant alors de libérer les disques et au véhicule de progresser. La réactivation des freins est obtenue par dépressurisation de la chambre 6, permettant alors au piston 2 de se déplacer en direction des disques sous l'action du ressort 3. Afin de conserver sensiblement constante l'action du ressort 3 sur le piston 2, nonobstant l'usure des disques 1, le fluide hydraulique contenu dans la chambre 9, maintenu à ce niveau en raison du clapet à bille 11, permet de maintenir décalé le second piston 4 hors de l'élément fixe 5 par rapport au châssis, et ainsi conserver sensiblement constante l'action dudit ressort 3 contre le piston 2, et donc le freinage proprement dit. On a représenté sur les différentes figures, des joints toriques 12, de facture traditionnelle, 15 et destinés à assurer l'étanchéité des deux chambres 6 et 9 vis-à-vis de toute fuite du fluide hydraulique. On conçoit de fait l'intérêt de la présente invention dans la mesure où en premier lieu, le système de freinage génère un encombrement réduit par rapport aux dispositifs de freinage 20 à freins humide de l'art antérieur. En effet, il n'est plus nécessaire de gérer l'énergie résultant de la force additionnelle inhérente au ressort, nécessairement surdimensionné, pour tenir compte de l'usure progressive des disques. En outre, la chambre de dégagement 6 du piston 2 devient également de volume plus 25 réduit, puisque la force nécessaire pour vaincre l'action dudit piston 2 devient elle-même plus faible, en raison de la diminution des caractéristiques mécaniques du système de ressorts agissant sur ledit piston, diminution rendue possible par le déplacement relatif du point d'application des ressorts appartenant au système de ressort de par la présence du second piston 4. 30 Enfin, la présente invention garantit des performances de freinage constantes au fur et à mesure de l'usure des garnitures de l'empilage des disques de frein. Le véhicule muni de tels freins, possède donc des caractéristiques de freinage optimales dès les premiers instants d'utilisation et jusqu'à la fin de sa vie. De fait, on ne passe plus par les trois états des systèmes de freinage de l'art antérieur, à savoir surdimensionnement, dimensionnement optimal et sous-dimensionnement résultant de l'usure progressive des garnitures. REVENDICATIONS1. Système de frein à disques humide comprenant un ensemble de disques (1) respectivement solidarisés à un organe rotatif (8) et à un élément (7) fixe par rapport au châssis du véhicule sur lequel ledit système est monté, ces disques étant soumis à l'action d'un piston (2), apte à exercer une pression sur les disques en direction de l'organe rotatif, ledit piston (2) étant lui-même soumis en permanence à l'action d'un système de ressorts (3) prenant appui sur un élément (5) fixe par rapport au châssis du véhicule, et dont l'action est neutralisée par un fluide hydraulique reçu à cet effet dans une chambre (6) de dégagement du piston (2), définie entre l'élément fixe (7) par rapport au châssis et un épaulement ménagé au sein dudit piston, ladite chambre étant alimentée par une source de pression hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second piston (4), monté de manière antagoniste par rapport au piston (2), et recevant l'extrémité du système de ressorts (3) opposée à celle prenant appui contre le piston (2), ce second piston (4) étant susceptible de se déplacer en translation selon le même axe de translation du piston (2) et en direction de ce dernier sous l'action d'un fluide hydraulique générée par ladite source de pression hydraulique ou par une seconde source de pression hydraulique. 2. Système de frein à disques humide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement relatif du second piston (4) résulte de l'introduction du fluide hydraulique au sein d'une chambre (9), définie entre l'élément fixe (5) par rapport au châssis et un épaulement ménagé au sein dudit second piston. 3. Système de frein à disques humide selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre (9) est alimentée en fluide hydraulique par le biais d'une canalisation (10), dont l'extrémité débouchant dans la chambre est munie d'un clapet à bille ou une valve pilotée (11), apte à s'opposer au retour dudit fluide hydraulique au sein de la source de pression hydraulique unique ou de la seconde source de pression hydraulique.