Dispositif de freinage pour un véhicule La présente invention concerne un dispositif de freinage pour un véhicule, notamment pour un véhi cule sur rails.
Les freins pour les wagons de chemins de fer et autres véhicules semblables sont normalement du type à serrage , c'est-à-dire qu'ils comprennent deux sabots de frein en fonte, diamétralement oppo sés, qui sont agencés pour engager la surface de rou lement en acier de la roue sous l'action d'un méca nisme de commande. Ce type de freins présente des avantages en ce sens que les sabots de fonte s'enga geant avec la roue présentent sensiblement les mêmes caractéristiques de frottement existant entre la roue et le rail, donnant ainsi un freinage réel en relation avec l'adhérence de la roue selon diverses conditions climatiques ou autres. Un autre avantage du frein à serrage est qu'il maintient les roues exactement cir culaires et élimine les plats produits par le patinage des roues ou par toute autre action.
Le désavantage du frein à serrage est qu'il est peu efficace et que les sabots de frein, qui sont en fonte, demandent à être fréquemment renouvelés.
Le dispositif de freinage faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il com prend un sabot de frein pilote agencé pour engager une roue de véhicule par frottement, des moyens pour assurer ledit engagement, des moyens pour per mettre un mouvement angulaire dudit sabot quand il s'engage à frottement avec ladite roue, et des moyens commandés par ledit mouvement pour actionner un frein principal.
Dans une forme d'exécution particulière un dis que est associé à chaque roue du véhicule, bien qu'il puisse être associé à l'axe tournant connectant chaque paire de roues axialement alignées. Le sabot de frein peut être actionné par un dispositif articulé de trin gles ou par d'autres moyens, à partir d'un mécanisme actionné par vide ou par pression, et le degré de freinage peut être commandé manuellement.
Le sa bot de frein peut être mécaniquement lié aux moyens assurant la pression pour le freinage principal, c'est- à-dire que le frein principal peut être actionné direc tement par ledit dispositif articulé. Ce dernier, toute fois, peut actionner un cylindre principal, le frein principal étant actionné pneumatiquement, hydrau- liquement ou électriquement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux for mes d'exécution du dispositif de freinage selon l'in vention.
La fig. 1 est une vue en perspective de la pre mière forme d'exécution, prise depuis l'extérieur du véhicule.
La fig. 2 est une vue semblable à celle de la fig. 1, prise depuis l'intérieur du véhicule.
La fig. 3 est une vue en perspective de la seconde forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue démontrée, à plus grande échelle, d'un détail représenté à la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en perspective d'un autre détail représenté à la fig. 3.
Dans la première forme d'exécution représentée, le frein équipe un véhicule à rails et comprend un sabot de frein pilote 1 susceptible de pivoter autour d'un arbre 2 qui est monté horizontalement dans des trous ménagés dans des joues opposées 3 d'une poutre flottante 4 qui est montée directement au- dessus d'une roue 5 du véhicule, de sorte que le sa bot 1 est maintenu normalement adjacent à la péri phérie de la jante 6 de la roue 5 en contact avec le rail, perpendiculairement au-dessus d'un axe tour nant 7 de cette roue (fig. 2),
c'est-à-dire dans la posi tion 12 heures relativement à la roue 5. La poutre flottante 4 s'étend longitudinalement à l'intérieur du véhicule, c'est-à-dire dans le sens opposé à un tara- pon 8 du véhicule, le sabot 1 pivotant à une extré mité de la poutre dont l'autre extrémité pivote à la partie supérieure de deux leviers verticaux 9 parallèles l'un à l'autre et dont les extrémités inférieures sont fixées rigidement à un arbre 10 susceptible de tourner dans des paliers 11 fixés à une partie non rotative du véhicule. On verra plus loin le rôle de cet arbre 10 qui est disposé parallèle ment à l'axe 7.
La poutre flottante 4 est libre de se déplacer longitudinalement au véhicule dans l'un et l'autre sens, ce mouvement faisant osciller les leviers 9 et tourner l'arbre 10 dans le sens voulu. L'extré mité de la poutre 4 adjacente au sabot 1 est toujours libre de se déplacer verticalement vers la roue 5 ou en sens inverse, ce mouvement faisant pivoter la poutre entre les extrémités supérieures des leviers 9 et déplaçant le sabot 1 vers la jante 6 ou en sens inverse.
L'arbre 2 s'étend transversalement à l'extérieur de la joue externe 3 de la poutre flottante 4 et ce prolongement sert de pivot à l'extrémité supérieure d'une biellette 12 dont l'extrémité inférieure pivote entre des pièces identiques qui forment ensemble un levier oscillant composé 13. La biellette 12 pivote sur le levier 13 entre les extrémités de celui-ci, la position précise du point de pivotement étant déter minée par le rapport de multiplication désiré.
Une biellette verticale 14 pivote entre les extré mités 13a du levier composé 13 éloignées du tampon 8, et l'extrémité inférieure de la biellette 14 pivote sur une console 15 fixée au côté adjacent d'une boite d'essieu 16. La biellette 14 et la console 15 constituent ainsi un point d'appui fixe pour le le vier composé 13, de sorte qu'une poussée vers le bas sur l'extrémité 13b du levier 13 fait pivoter ce dernier autour de la biellette 14 et tire vers le bas la biellette 12, le sabot 1 et l'extrémité associée de la poutre flottante 14, vers la périphérie de la jante 6 de la roue.
Pour assurer l'application du sabot 1 contre la jante 6, un cylindre 17 à vide ou à pression est relié opérativement par un dispositif articulé à l'extré mité 13b du levier composé 13. Ce dispositif arti culé comprend un bras à fourche 18 dont une ex trémité pivote à l'extrémité inférieure d'une tige de piston 19 fixée à un piston 20 du cylindre 17. L'autre extrémité du bras 18 est fixée à un arbre 21 monté pour tourner dans des pièces latérales 22 du châs sis du véhicule et s'étendant transversalement aux- dites pièces.
Un bras 23 est monté à l'extrémité ex térieure de l'arbre 21, l'extrémité libre du bras 23 pivotant sur une tige de commande 24 qui s'étend pratiquement parallèlement aux pièces latérales 22, au-dessous de la boite d'essieu 16, et qui pivote à son autre extrémité sur un bras 25 d'un levier coudé 26 monté à pivot entre ses bras 25 et 27 sur une console 28 fixée à la boite d'essieu 16, du côté opposé à la console 15. Une tige verticale 29 pivote à l'une de ses extrémités sur le bras 27 du levier 26 et, à l'autre extrémité, sur l'extrémité 13b du levier composé 13.
Le fonctionnement du cylindre 17 se fait par admission d'air à la pression atmosphérique ou d'un fluide comprimé, selon le cas, du côté inférieur du piston 20, ce qui force ce dernier vers le haut dans le cylindre et, par l'intermédiaire du bras 18, fait tourner l'arbre 21 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre en regardant la fig. 1, de sorte que le bras 23 exerce une traction sur la tige 24 et fait tourner le levier coudé 26 autour de son pivot. La tige verticale 29 tire alors vers le bas l'extrémité libre du levier composé 13.
L'autre extrémité du levier 13 étant empêchée de se déplacer par la biellette 14 et la console 15, ce mouvement du le vier, par l'intermédiaire de la biellette 12, tire le sa bot 1 qui vient en contact avec la jante 6 de la roue, l'extrémité adjacente de la poutre flottante 4 se dé plaçant avec le sabot 1.
Si la roue 5 tourne, l'engagement par frottement entre le sabot 1 et la jante 6 entraîne un déplace ment angulaire du sabot avec la périphérie de la roue, c'est-à-dire dans le sens de déplacement du véhicule. Par suite de la connexion entre le sabot 1 et la poutre flottante 4 assurée par l'arbre 2, ce mou vement angulaire du sabot se traduit par un mouve ment longitudinal de la poutre 4 dans la direction de déplacement du véhicule. Le mouvement longi tudinal de la poutre déplace angulairement les leviers parallèles 9 dans le même sens que le sabot 1, et le mouvement des leviers 9 entraîne la rotation de l'ar bre 10 dans le même sens, pour appliquer le frein principal comme on va le décrire.
Une usure du sabot 1 se produit évidemment quand le frein est utilisé, de sorte que des moyens sont disposés pour rattraper cette usure par réglage, de manière que la longueur du déplacement libre du mécanisme de commande, avant que le sabot soit appliqué sur la roue, soit maintenue dans des limites désirées. Pour permettre ce réglage, l'extrémité infé rieure de la tige 29 est filetée et passe librement à travers un trou ménagé dans une cheville de pivote ment 30 montée dans le bras 27 du levier coudé 26. Un écrou et contre-écrou 31 sont vissés à la partie inférieure de la tige 29 au-dessous de la cheville 30 et peuvent être facilement réglés pour rattraper l'usure du sabot 1.
Le frein principal comprend un disque de frein du type à tenailles présentant des moyens d'engage ment à frottement avec les surfaces radiales opposées de la roue 5.
Bien que ce disque puisse coopérer avec des par ties de la roue 5 d'une seule pièce avec celle-ci, on préfère qu'il coopère avec des parties montées de manière amovible sur la roue. Deux disques annu laires 32, 33 sont fixés par des vis encastrées 34 sur les faces radiales opposées de la roue, la périphérie externe de chaque disque étant logée dans la péri phérie interne de la jante 6 de la roue 5. Deux paires de tenailles 37 et 38, respectivement, pivotent sur des blocs 35 fixés à une partie non rota tive 36 du véhicule, sur laquelle les paliers 11 sont également montés.
Ces paires de tenailles sont dis posées de part et d'autre de la roue 5, horizontale ment, et s'étendent radialement vers l'intérieur à proximité des surfaces de la roue jusque dans une zone coïncidant pratiquement avec les périphéries internes des disques 32 et 33. Les tenailles 37, 38 présentent une section droite en forme de canal dont les branches sont dirigées axialement à l'extérieur du plan de rotation de la roue, la joue dudit canal étant coupée à proximité des extrémités de pivotement pour former une fourche enjambant les blocs 35. Les tenailles 37, 38 sont agencées pour pivoter dans un plan perpendiculaire au plan de rotation des dis ques 32, 33.
A l'extrémité libre de chaque paire de tenailles 37, 38, du côté de ces dernières adjacent au disque associé 32 ou 33, des plateaux de pression 39, 40 sont montés parallèlement à la surface radiale de chaque disque et des garnitures 41 d'une matière de friction sont montées sur ces plateaux de pression, de manière qu'en déplaçant ensemble les tailles 37, 38, comme on le verra plus loin, les garnitures 41 vien nent frotter contre les disques 32, 33.
Un trou 43 est ménagé à travers une joue 42 des tenailles 38, entre leur pivot et leur plateau de pression 40 et à distance de la jante 6 de la roue, ce trou étant traversé par un piton 44 qui est fixé dans une joue 45 des tenailles 37. L'autre extrémité du piton 44 est disposée entre des plateaux parallèles d'une came 46 qui présente à son extrémité interne des surfaces de came 47 à double action, de manière que la rotation de la came 46 verticalement dans l'un et l'autre sens assure l'engagement de l'une ou l'autre des surfaces de came 47 avec la surface interne de la joue 42 des tenailles 38, afin que la réaction de la surface de came 47 et du piston 44 tire ensemble les tenailles 37, 38 et que les garnitures 41 soient forcées contre des disques 32, 33.
La came 46 est opérativement associée à la pou tre flottante 4 par un dispositif articulé qui comprend une tige verticale 48 pivotant entre deux oreilles à l'extrémité libre de la came et s'étendant vers le haut entre deux plateaux triangulaires disposés parallèle ment l'un à l'autre et formant ensemble une pièce 49 analogue à un levier à deux bras. La pièce 49 pivote entre ses bras sur un arbre 50 qui est fixé à une. partie non rotative du véhicule, et son extrémité supérieure, correspondant au long bras, pivote sur une paire de biellettes 51 qui pivotent à leur tour sur une paire de bras verticaux 52 fixés à l'arbre 10, en alignement axial et radial avec les bras 9 et sus ceptibles d'être déplacés en même temps que ces derniers.
Pour ramener le sabot 1 dans sa position cen trale dégagée quand il n'est pas en action, et de même pour dégager le frein principal, deux bras 53 sont fixés à la joue interne 3 de la poutre flottante 4, symétriquement de chaque côté de l'arbre 2 et con vergeant vers le bas vers l'axe 7, mais s'arrêtant à courte distance de ce dernier. A des chevilles 54 fixées aux extrémités inférieures des bras 53 sont fixés quatre ressorts de tension qui sont disposés en diagonale vers le haut en deux paires 55, 56 et qui sont accrochés à leurs extrémités sur des tiges hori zontales 57, 58 qui sont fixées au châssis du véhi cule.
Quand le frein ne fonctionne pas, les ressorts opposés 55 et 56 exercent une traction équilibrée sur la poutre flottante 4, radialement vers l'extérieur des deux côtés de la position supérieure centrale à 12 heures . Par application du frein, dans l'un ou l'autre sens de rotation de la roue, le mouvement longitudinal de la poutre réduit la tension dans la paire de ressorts placée dans le sens du mouvement et augmente la tension dans l'autre paire de res sorts. Ainsi, la pression de commande est immé diatement supprimée sur le sabot 1, les ressorts les plus tendus ramènent la poutre dans sa position centrale et le sabot est soulevé à distance de la jante. En même temps, le frein principal est libéré.
Quand on désire appliquer le frein, quel que soit le sens de mouvement du véhicule, on actionne le dispositif à vide ou à pression de la manière nor male. Le sabot de frein pilote 1 est alors appliqué sur la jante 6, comme décrit précédemment, et la poutre flottante 4 est déplacée longitudinalement pour faire tourner les leviers 9 et l'arbre 10.
Supposons que le véhicule se déplace vers la droite en regardant la fig. 1 (vers la gauche en regar dant la fig. 2), la roue 5 tourne dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre (fig. 1) et le contact entre le sabot 1 et la jante 6 déplace la poutre flottante 4 vers la droite en faisant tourner les leviers 9, l'arbre 10 et les bras 52 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, de manière que les biellettes 51 poussent la pièce 49 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre autour de son pivot. La tige 48 est alors déplacée vers le bas et la partie inférieure de la surface de came 47 presse les tenailles 38 et le tampon 41 contre le disque 33.
La réaction sur le piton 44 assure la trac tion des tenailles 37 et de la garniture 41 contre le disque 32.
Quand le cylindre 17 se relâche, les ressorts 56, qui ont subi la plus grande tension, tirent la poutre 4 et le sabot 1 vers leur position centrale et le mou vement en sens inverse des leviers 9 et des bras 52 remet la came 46 dans sa position centrale neutre. Des moyens assurant positivement le retrait des gar nitures 41 à distance du disque ne sont pas essen tiels, car il est connu qu'un contact élastique léger constant entre le disque et la matière de friction n'est pas désavantageux ni préjudiciable et peut même pré senter un certain bénéfice quand le frein fonctionne en présence de poussière, d'humidité ou de boue.
Cependant, on peut facilement prévoir un retrait positif du frein principal en insérant un ressort de compression sur le piton 44 entre les tenailles 37 et 38.
Si le véhicule se déplace vers la gauche en regar dant la fig. 1, le sabot 1, la poutre 4 et tous les leviers et biellettes sont déplacés dans le sens opposé de celui décrit plus haut. Dans ce cas, la came 46 est soulevée de manière que la partie supérieure de la surface de came 47 tire les tenailles 37, 38 ensem ble. Ce sont alors les ressorts 55 qui subissent la plus grande tension et ils fonctionnent pour centrer le frein lorsque la pression de commande cesse.
Il est habituel, dans les dispositifs de freinage de véhicules sur rails par exemple, de disposer les divers organes de manière qu'à l'état sec le couple de frei nage, quand le frein est complètement appliqué sous la commande du conducteur, ne soit jamais suffisant pour produire le patinage des roues. Toutefois, si une roue subit un tel freinage et passe sur la jonction grasse de deux rails, par exemple, le coefficient de frottement entre le rail et la roue tombe subitement, et la roue est susceptible de patiner.
Dans le dis positif décrit, cependant, la graisse présente sur le rail est entraînée par la roue en rotation et vient en contact avec le sabot pilote, de sorte que le coeffi cient de frottement entre le rail et ce sabot tombe aussi, d'où il résulte que les ressorts tendent à dé placer le sabot vers sa position centrale inactive, ce qui diminue ainsi notablement et proportionnelle ment le couple exercé par le frein principal et tend à empêcher le patinage.
II n'est pas nécessaire que les disques 32, 33 soient fixés à la roue, et ils peuvent être très facile ment montés sur un axe rotatif entre les deux roues d'une paire. Dans ce cas, le patin de frein pilote est agencé pour agir sur la jante d'une de ces roues et est connecté au frein principal par une articulation.
Bien que le dispositif de freinage décrit plus haut se rapporte à un véhicule se déplaçant sur rails, il est évident qu'il peut s'appliquer à tout autre véhicule, par exemple à un véhicule routier transformé pour l'usage sur des rails métalliques et, en particulier, à des véhicules agencés pour fonctionner alternative ment sur rails, sur routes ou sur d'autres surfaces. Dans beaucoup de cas, les roues utilisées sur route et sur rail sont d'une seule pièce ou disposées côte à côte de manière à tourner ensemble, et le frein dé crit peut être utilisé comme frein unique et permettre de supprimer les freins routiers conventionnels.
Le sabot de frein pilote est de préférence en mé tal, de sorte que le coefficient de frottement entre lui et la roue est aussi proche que possible du coefficient de frottement entre la roue et le rail, qui sont ordi nairement en acier. Comme il n'est pas avantageux d'avoir deux métaux similaires en engagement par frottement élastique, le sabot pilote est de préférence en fonte, métal qui présente l'avantage d'être bon marché et très durable. Toutefois, le dispositif peut comprendre des sabots non métalliques, par exemple en une matière céramique. Dans la seconde forme d'exécution du dispositif représentée aux fig. 3 à 5, le frein principal n'est pas appliqué mécaniquement.
Cette forme d'exécu tion concerne un dispositif de freinage pour un wa gon se déplaçant sur rails et comprenant deux roues métalliques 60, 61 fixées sur un boggie 62 monté de manière flexible. Un bloc de freinage pilote 63 est monté à pivot entre les extrémités d'un bras 64 s'étendant le long du boggie et est susceptible de s'engager à frottement avec la périphérie de la roue en position de 12 heures . Un cylindre 65, con necté par l'intermédiaire d'une commande de l'opéra teur à une source de pression pneumatique, est fixé à pivot sur le boggie. Un piston agencé pour glisser dans le cylindre est connecté à pivot à une extrémité dudit bras 64.
L'autre extrémité du bras 64 est fixée à pivot à une extrémité d'une biellette 66 dont l'autre extrémité est fixée à un arbre 67 pouvant tourner dans des paliers montés dans le châssis du boggie et s'étendant normalement au plan de la roue. Un bras 68 est également monté sur l'arbre 67, aligné avec la biel- lette 66. L'extrémité extérieure du bras 68 est fixée à pivot à une tige de commande 69 d'un cylindre hydraulique principal 70 à double action qui est fixé à une pièce du châssis du boggie s'étendant longi tudinalement.
Le cylindre principal est opérativement connecté à un mécanisme hydraulique 71 de com mande de freinage à piston et cylindre qui est agencé pour actionner un frein à serrage 72 coopérant avec un disque de frein 73 qui est monté sur un prolonge ment d'un axe 74 de la roue à l'extérieur de celle-ci. Le cylindre principal est représenté schématiquement et les diverses connexions pneumatiques et hydrau liques ne sont pas indiquées.
Le fonctionnement de ce dispositif est similaire à celui décrit précédemment. Pour appliquer le frein, le conducteur du véhicule agit sur une commande pour actionner le mécanisme pneumatique à cylindre 65 et piston, ce qui fait pivoter le bras 64 autour de l'extrémité de la biellette pour forcer le bloc pilote 63 contre la jante de la roue avec laquelle il s'engage par frottement. Quand cet engagement se produit, la roue en rotation tend à déplacer le bloc dans le sens de sa rotation et, selon la force d'application du frein et le coefficient de frottement entre le bloc et la jante de la roue, le bloc, avec le bras 64, est déplacé longitudinalement dans un sens ou dans l'autre, selon le sens de déplacement du véhicule.
Ce mouvement entraîne à son tour le déplacement angulaire de la biellette 66 pour faire tourner l'arbre 67 et déplacer angulairement le bras 68. Le mouvement angulaire de ce bras actionne le cylindre principal pour ac tionner le disque de frein.