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DISPOSITIF DE FREIN,DE PREFERENCE POUR UN ARBRE
DEVANT ETRE ENTRAINE PAR INTERMITTENCE,
TEL QU' UN ARBRE DE PRESSE
La présente invention est relative à un dispo- sitif de frein, de préférence pour un arbre devant être entraîné par intermittence, tel qu'un arbre de presse, dispositif pouvant être alternativement embrayé sur un accouplement d'entraînement adapté sur l'arbre et être commandé par un fluide de travail sous pression, et arrê- tant, dans la position de travail, l'arbre désaccouplé de l'entraînement et le maintenant dans une position prédé-
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terminée de rotation.
De tels dispositifs de frein sont fréquemment exposés à des efforts thermiques très élevés, de sorte que leur possibilité d'utilisation pratique dé- pend généralement des quantités de chaleur qui peuvent être éliminées par unité de temps. Les freins de ce genre connus ne répondent notamment pas aux exigences d'une manière sa- tisfaisante, lorsqu'une construction de faible encombre- ment s'avère nécessaire.
L'invention a pour but la réalisation d'un dis- positif de frein du type précité, mais qui, tout en étant constitué par des pièces peu nombreuse de fabrication fa- cile et disposées sous un minimum d'encombrement, soit ca- pable, grâce à une élimination efficace de la chaleur vers l'air ambiant, de supporter des charges élevées et d'offrir une grande sécurité de fonctionnement.
Ce but est essen- tiellement atteint, suivant une caractéristique de l'inven- tion, par le fait qu'au moins une paroi annulaire d'un cylindre annulaire pouvant être fixé sur le bâti de la ma- chine est solidaire d'un disque annulaire de frein disposé devant l'extrémité ouverte de la chambre de cylindre dans laquelle est guidé un piston annulaire, ledit disque annu- laire de frein pouvant se déplacer longitudinalement dans la région du bord extérieur d'axes qui s'étendent parallè- lement à l'arbre et qui accouplent une bague de pression avec des saillies du piston annulaire qui s'avancent à l'extérieur du cylindre annulaire, tandis qu'entre le disque annulaire de frein, solidaire du cylindre, et la bague de pression, solidaire du piston, est prévu un dis- que de frein monté solidaire en rotation sur l'arbre.
Cette disposition confère au cylindre annulaire plusieurs fonc- tions différentes. Le cylindre annulaire guide le piston
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annulaire servant à la commande du frein et Utilisant à cet effet la pression d'un fluide de travail, en même temps qu'il constitue la base pouvant être fixée par via- sage sur le bâti de la machine et portant l'ensemble du dispositif de frein. En outre, le cylindre annulaire est utilisé comme support du disque annulaire de frein prévu fixe, c'est-à-dire non déplaçable relativement au bâti de la machine, et qui ne participe pas à la rotation de l'arbre.
Par l'intermédiaire du disque annulaire de frein susmentionné qui lui est solidaire, la cylindre annulaire entraîne solidairement et directement en rotation la lague de pression déplaçable parallèlement à l'arbre, ainsi que ; le piston annulaire déplaçable dans le cylindre annulaire.
Les deux groupes du dispositif, déplaçables l'un vers l'au- tre parallèlement à l'arbre, c'est-à-dire, d'une part, le cylindre annulaire avec le disque annulaire de frein qui lui est solidaire et, d'autre part, le piston annulaire avec la bague de pression qui lui est solidaire, sont dis- posés emboîtés l'un dans l'autre et ne présentent ainsi qu'un encombrement réduit. Malgré cela, les organes soumis aux effets thermiques se trouvent en grande partie exposés librement à l'air ambiant, de sorte que de grandes quanti- tés de chaleur peuvent être éliminées.
Un autre avantage important de l'invention réside dans le fait que le moment d'inertie de masse des pièces qui tournent avec l'arbre est extrêmement faible, étant donné que seul le disque de frein est accouplé de façon solidaire à l'arbre, alors que les autres organes ne participent pas aux déplacements de l'arbre. Ceci n'exerce pas seulement une influence avanta- geuse sur la capacité effective du frein, mais aussi sur celle de l'accouplement d'entraînement qui équipe l'arbre.
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L'invention peut être réalisée de nombreuses manières. Il est recommandé en tous cas de laisser le dis- que annulaire de frein s'appuyer également contre le bord extérieur annulaire du cylindre. D'autre part, il y a in- térêt à fixer le disque de frein solidaire en rotation et non déplaçable,sur l'arbre, et de l'équiper d'éléments de friction déplaçables parallèlement à l'arbre. Il serait toutefois également possible de combiner les surfaces, coopérant ensemble dans le sens du freinage, des organes de freinage, avec des éléments de friction montés fixes dans le sens longitudinal de l'arbre. Il serait alors né- cessaire de monter sur l'arbre le disque de freinage soli- daire en rotation, mais de ne lui donner qu'une possibili- té limitée de déplacement longitudinal.
De tels modes d'exécution se révèlent cependant défavorables, en général, à divers points de vue.
Dans l'intérêt d'une construction simple du frein, il est en outre recommandé d'utiliser le disque annulaire de frein comme butée de ressorts agissant sur le piston annulaire et chargés d'une tension initiale dans le sens d'un freinage. Cette disposition est des plus faciles à réaliser, du fait que le disque annulaire de frein est prévu en amont de l'extrémité ouverte du cylindre annulai- re. Il en résulte une construction particulièrement plus simple et offrant une plus grande sécurité de fonctionne- ment.
Pour éviter dans toute la mesure du possible, dans la disposition conforme à l'invention, une transmis- sion partielle, dans le cylindre annulaire, des quantités de chaleur se produisant dans le disque annulaire de frein solidaire du cylindre, transmission qui pourrait éventuel-
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lement affecter la sécurité de la commande et sa durée de service, il est recommandé, suivant une autre caractéris- tique de l'invention, de disposer, entre le disque annulai- re de frein solidaire du cylindre et le cylindre, une gar- niture calorifuge que l'on insère au voisinage de la con- nexion. Les matières appropriées à cet effet, notamment celles à base d'amiante, sont connues.
La charge thermique conditionnant la capacité de rendement du frein peut être maintenue à une valeur rela- tivement faible lorsque, suivant une autre caractéristique de l'invention, l'arbre, respectivement le moyeu du disque de frein solidaire de l'arbre, porte, dans les régions cen- trales de passage du cylindre annulaire, du disque annulai- re de frein solidaire du cylindre, et de la bague de pres- sion solidaire du piston, des ailettes tournantes de venti- lation. Ces ailettes contribuent à la circulation de l'air et facilitent la transmission de la chaleur des organes du frein à l'air ambiant.
Il a déjà été signalé que le piston annulaire doit être muni d'épaulements faisant saillie vers l'exté- rieur, au-dessus du cylindre annulaire, et qui supportent, à leurs extrémités, les axes qui portent la bague de pres- sion à leur autre extrémité. On utilise avantageusement dans ce cas des épaulements tels que des mentonnets qui sont répartis sur le pourtour extérieur du piston annulai- re. Il peut être cependant avantageux, pour des rainons de fabrication ou en vue d'obtenir une stabilité élevée de forme du piston, de rassembler les épaulements du piston annulaire, qui supportent les axes, en une collerette ou en une bride du piston s'étendant sur tout le pourtour.
On perd cependant dan ce cas la possibilité de laisser
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le disque annulaire de frein prendre également appui contre le bord annulaire extérieur du cylindre.
Le cylindre annulaire comporte avantageusement, du coté du fond, une collerette extérieure servant à sa fixation sur le bâti de la machine et, sur le bord libre, d'au moins une et, de préférence, des deux parois annu- laires, une collerette servant au raccordement du disque annulaire de frein. Avec cette configuration, malgré la faible hauteur totale du cylindre annulaire, le piston an- nuldlre dispose, dans n'importe quelle position longitudi- nale éventuelle de l'installation, d'un guidage parfait.
Lorsque les axes servant à la liaison avec la bague de pression sont supportés, comme mentionné ci-dessus, dans des saillies extérieures individuelles du piston annulai- re, la paroi annulaire extérieure du cylindre annulaire peut présenter sensiblement la même hauteur que la paroi annulaire intérieure, mais il devra être prévu, dans ce cas, dans les régions des bords libres de la paroi annu- laire, des évidements pour les saillies supportant lesdits axes.
Avec une telle configuration, le disque annulaire de frein peut cependant être supporté entre des évidements voisins, ou même sur la paroi annulaire extérieure. Etant donné toutefois que la paroi annulaire intérieure suffit également seule pour obtenir un guidage parfait du piston annulaire, il serait possible de donner à la paroi annu- laire extérieure du cylindre une hauteur plus faible que celle de la paroi annulaire intérieure. Les saillies exté- rieures du piston peuvent alors être rassemblées sous la forme d'une collerette ou d'une bride s'étendant sur tout le pourtour.
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Un mode d'exécution de l'invention est représenté, schématiquement et simplement à titre d'exemple, sur le dessin annexé, dont la figure unique est une vue partielle, en coupe axiale, d'un frein équipant une presse ou analogue,
Le frein ayant servi de base à l'exemple d'exé- cution comprend essentiellement un cylindre annulaire 10, un piston annal aire 11, coulissant dans ledit cylindre, un disque annulaire de frein 12, une bague de pression 13 et un disque de frein 14 calé sur l'arbre de la presse. Le cylindre annulaire 10 comporte, sur le côté de son fond, une collerette extérieure 15 qui peut être vissée sur le bâti de la machine, par exemple de la presse, Dans une chambre de travail 16 du cylindre annulaire 10. un fluide de travail, tel que de l'air comprimé ou de l'huile sous pression, peut être amené à l'aide d'une tubulure 17, s- quissée au dessin.
Les dispositifs destinés à commander la distribution et l'écoulement du fluide de travai sont de type connu en soi et ne sont pas représentés au dessin. Le cylindre annulaire 10 possède une paroi annulaire extérieu- re 18 et une paroi annulaire intérieure 19. La paroi annu- laire extérieure 18 est munie d'évidements partant de son bord libre et qui sont répartis our la périphérie. La pa- roi annulaire intérieure 19 est munie, sur son bord libre, d'une collerette intérieure 20, qui sort à la connexion avec le disque annulaire de frein 12 déjà mentionné. Entre ledit disque 12 et ladite collerette 20 est insérée une garniture calorifuge 21. Le dioque annulaire 12 s'étend devant l'ex- trémité frontale ouverte du cylindre 10.
Il comporte, répar- ties sur la région de non pourtour extérieur, des ouvertu- res de passage 22, qui guident chacune un axe déplaçable 23.
Un côté large 24 du disque annulaire 12. opposé au cylindre
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10, est prévu sensiblement uni et constitue une surface de freinage, Le côté large du disque annulaire 12, tourné vers le cylindre 10, comporte un évidement circulaire 25, dans lequel s'inscrit une bague 26, contre laquelle s'appuient, par une extrémité, des ressorts hélicoïdaux de pression 27. placés sous tension initiale, qui sollicitent le piston annulaire 11 déplaçable dans le cylindre annulaire 10. Le piston 11 présente une section ayant sensiblement la forme d'un U et reçoit, dans sa cavité 28 s'étendant sur tout le pourtour, une bague 30 munie de saillies de guidage 29 pour les ressorts 27.
Le piston 11 est muni, dans ses par- ties coopérant avec les parois annulaires 18 et 19, de joints d'étanchéité 31, respectivement 32. Il forme, en outre, des saillies 22 s'avançant vers l'extérieur, qui pénètrent au travers des évidements du bord de la paroi annulaire extérieure du cylindre. Les axes 23 déjà men- tionnés sont fixés par vissage ou analogue, par une extré- @ mité, dans lesdites saillies 33. La profondeur des évide- ments pratiqués dans la paroi annulaire extérieure 18 du cylindre annulaire 10 est calculée en fonction'de la forme du disque annulaire de frein 12 et de l'épaisseur des saillies 33 du piston 11, de manière telle que les sail- lies 33 puissent effectuer, parallèlement à l'arbre, des trajets correspondant à la course de commande prévue.
Les régions d'extrémité, représentées à gauche de la figure, des axes 33, portent la bague de pression 13, laquelle est également reliée, de préférence par vissage. Par suite de l'accouplement réalisé par les axes 23, la bague de pression 13 se déplace en synchronisme avec le piston annulaire 11.
Le piston annulaire 11, de même que la ba- gue de pression 13, ne participent pas à la rotation de
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l'arbre, étant donné que les axes 23 qui les accouplent sont guidée dans les ouvertures 22 du disque annulaire 12 et que ce dernier est solidaire dû cylindre annulaire 10
Entre les surfaces frontales, tournées l'une vers l'autre du disque annulaire 12 et de la bague de pression 13, pé- nètre le disque de frein 14, qui est relié par soudage à un moyeu 34 monté solidaire en rotation sur l'arbre, non représenté. Ledit moyeu 34, respectivement les parties du disque de frein 14 qui l'avoisinent, sont munis de pla- ques en tôle, ou analogues, servant d'ailettes de ventila- tion 35 et 36.
Pour accroître l'élimination de chaleur, la. bague de pression 13 porte, en outre, des nervures 37. Le disque de frein 14 est muni, sur sa partie extérieure, d'ouvertures qui portent des éléments de freinage 38, dé- plaçables parallèlement à l'arbre. Avec les cotée larges des éléments de freinage 38 coopèrent, d'une part, la sur- face frontale 24 du disque annulaire 12 et, d'autre part, une surface frontale 39, formant surface de freinage, de la bague de pression 13. Dans le mode d'exécution repré- senté, pour donner une assise plus solide au disque annu- laire de frein 12, la paroi annulaire extérieure 18 du cylindre 10 est également munie, dans la région de son bord, d'une collerette 40 qui est interrompue par des évi- dements qui reçoivent les saillies 33.
Entre la collerette
40 et la collerette 15, s'étendent des nervures 41. Le disque annulaire 12 s'appuie contre la collerette 40 par l'intermédiaire d'une garniture calorifuge 42.
La figure montre le dispositif dans la position de freinage. Dans cette position, la chambre de travail 16 du dispositif de piston et de cylindre est déchargée, de sorte que les ressorts 27 pressent, par l'intermédiaire
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du piston annulaire 11 et des axes 23, la bague de pression, par sa surface 39, contre les éléments de freinage 38. En raison de leur déplaçabilité relativement au disque de frein 14, ceux-ci s'appliquent, d'autre part, contre la sur- face 24 ou côté large du disque annulaire 12. Lorsque les différents organes passent à la position représentée au dessin, l'arbre en rotation est arrêté par l'intermédiaire du disque de frein 14, puis est immobilisé dans la position de repos.
Pour desserrer le frein, un fluide de travail sous pression est envoyé dans la chambre de travail 16.
Ledit fluide déplace le piston annulaire 11 à l'encontre de l'action des ressorts 27 et, par l'intermédiaire des axes 23, il dégage la bague de pression 13 des éléments de freinage. L'arbre peut alors être entraîné. Pour un nouveau freinage, il sufit de décharger le piston annulaire 11, de manière que les ressorts 27 puissent entrer à nouveau en action.
Le mode d'exécution représenté et décrit n'est donné, comme il a été indiqué, qu'à simple titre d'exemple, et ne limite nullement l'invention, pour la réalisation de laquelle de nombreuses variantes demeurent possibles. La disposition de principe de l'invention pourrait, le cas échéant, être réalisée en prévoyant plusieurs disques de frein 14, disposés l'un près de l'autre sur l'arbre, et entre lesquels agiraient des lamelles ou analogues ne par- ticipant pas à la rotation et qui seraient supportées par les axes 23. Une telle disposition rendrait cependant plus difficile l'élimination de chaleur, notamment celle des organes intermédiaires du dispositif de frein.