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REVENDICATIONS
1. Frein de secours pour le freinage d'un arbre entraîné en rotation sans glissement, comprenant un corps tournant monté sur ledit arbre, entraîné en rotation par cet arbre et portant au moins un cliquet susceptible d'être écarté dudit corps tournant, lors de la rotation de celui-ci, à l'encontre d'une force élastique de rappel pour venir buter contre une butée lorsque la vitesse de rotation de l'arbre dépasse une valeur prescrite, dans un sens de rotation déterminé, la rotation de l'arbre étant alors freinée par frottement d'une partie fixe en rotation sur une partie entraînée en rotation par ledit arbre, caractérisé par le fait que ladite butée est fixe et que ledit corps tournant présente un trou central fileté par lequel il est monté, à la ma niére d'un écrou, sur une partie filetée de l'arbre,
contre au moins un flasque solidaire en rotation de l'arbre mais pouvant se déplacer axialement sur celui-ci, et s'appuyant axialement contre ledit corps tournant sous l'action d'un moyen élastique, le freinage par frottement étant assuré par le frottement du flasque sur le corps tournant lorsque celui-ci est immobilisé en rotation par la butée fixe.
2. Frein de secours selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen élastique appliquant ledit flasque contre le corps tournant est constitué par un ressort à action non linéaire.
3. Frein de secours selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le ressort à action non linéaire est constitué d'un empilage de rondelles élastiques de constantes élastiques différentes.
4. Frein de secours selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le ressort à action non linéaire est constitué par au moins un ressort à boudin.
5. Frein de secours selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit corps tournant comprend au moins deux cliquets agissant de façon opposée pour chacun des sens de rotation du corps et qu'il est monté entre deux flasques s'appuyant sur le corps tournant de chaque côté de celui-ci et assurant respectivement le freinage de l'arbre pour chacun des sens de rotation de celui-ci.
La présente invention a pour objet un frein de secours pour le freinage d'un arbre entraîné en rotation sans glissement, comprenant
un corps tournant monté sur ledit arbre, entraîné en rotation par cet
arbre et portant au moins un cliquet susceptible d'être écarté dudit corps tournant, lors de la rotation de celui-ci, à l'encontre d'une
force élastique de rappel pour venir buter contre une butée lorsque
la vitesse de rotation de l'arbre dépasse une valeur prescrite, dans un
sens de rotation déterminé, la rotation de l'arbre étant alors freinée
par frottement d'une partie fixe en rotation sur une partie entraînée
en rotation par ledit arbre.
Un tel frein de secours est destiné particulièrement, mais non ex
clusivement, à retenir un équipage mobile constitué d'une machine
de traction et d'au moins un wagonnet se déplaçant sur un rail à cré
maillère, dans le cas du non-fonctionnement du frein de la machine
motrice ou de la rupture de l'attelage d'un wagonnet.
Un frein de secours du type défini ci-dessus est décrit dans le bre
vet CH No 591980. Dans ce frein, le corps tournant est fixé à l'arbre.
Il comporte deux cliquets susceptibles de s'écarter du corps tournant
sous l'effet de la force centrifuge à l'encontre d'un ressort de rappel.
Lorsque la vitesse de rotation du corps dépasse une valeur prescrite,
l'un des cliquets, suivant le sens de rotation de l'arbre, vient buter
contre une butée solidaire d'une bague tournante, mais freinée par
un ruban de freinage serré sur la bague au moyen d'un dispositif de
serrage comportant un ressort. La pression de la bande de freinage
peut être ajustée de telle manière que, pour un couple déterminé de
l'arbre, c'est-à-dire pour une masse en mouvement déterminée et
pour une pente donnée du rail, l'équipage mobile est freiné avec une
décélération déterminée. Toutefois, si le couple de l'arbre est sensi
blement plus faible que le couple de référence utilisé pour le réglage du frein, la décélération de l'équipage mobile peut être très forte et l'arrêt peut être même brutal.
Ainsi, par exemple, si un wagonnet transportant une personne est arrêté au moyen de ce frein de secours, il peut se transformer en catapulte mettant en danger la vie du passager. Etant donné que, pour des raisons de sécurité, le couple de référence doit être calculé sur la base d'une charge maximale de l'équipage mobile, il est très difficile de supprimer au moyen de ce frein le danger mis en évidence ci-dessus. Il convient en outre de tenir compte des normes imposées par les caisses d'assurance contre les accidents, qui imposent, par exemple, une décélération inférieure ou égale à 2 m/s2.
La présente invention a principalement pour but de réaliser un frein de secours susceptible d'arrêter un équipage mobile avec une décélération acceptable, satisfaisant aux normes, quelle que soit la charge de cet équipage mobile.
A cet effet, le frein de secours selon l'invention est caractérisé par le fait que ladite butée est fixe et que ledit corps tournant présente un trou central fileté par lequel il est monté, à la manière d'un écrou, sur une partie filetée de l'arbre, contre au moins un flasque solidaire en rotation de l'arbre, mais pouvant se déplacer axialement sur celui-ci et s'appuyant axialement contre ledit corps tournant sous l'action d'un moyen élastique, le freinage par frottement étant assuré par le frottement du flasque sur le corps tournant lorsque celui-ci est immobilisé en rotation par la butée fixe.
Le corps tournant peut être positionné sur l'arbre dans une position initiale telle que la pression du flasque sur le corps tournant, plus précisément sur la garniture de celui-ci, soit relativement faible, de telle sorte que, en cas d'arrêt du corps tournant par la butée fixe, le flasque commence toujours par glisser sur la garniture du corps immobilisé en rotation, même si le couple est faible. La rotation de l'arbre relativement au corps tournant immobilisé a toutefois pour effet de déplacer celui-ci axialement, par son filetage, sur l'arbre, de telle sorte qu'il repousse le flasque en comprimant le moyen élastique retenant le flasque, ce qui a pour effet d'augmenter la force de frottement, cette force de frottement augmentant jusqu'à l'arrêt de l'équipage mobile, quelle que soit la charge, dans les limites admises pour cet équipage mobile.
Il est aisé de réaliser un frein bidirectionnel en montant le corps tournant entre deux flasques s'appuyant de part et d'autre sur le corps tournant sous l'effet de deux ressorts ou deux jeux de ressorts.
En utilisant des ressorts ou des jeux de ressorts non linéaires etlou en choisissant un pas de vis adéquat, il est possible d'obtenir aisément une infinité de courbes de freinage différentes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté de la partie d'un équipage mobile équipé d'un frein selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe selon II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de côté, avec arraché, du corps tournant du frein représenté en coupe axiale à la fig. 2.
L'ensemble représenté aux fig. 1 et 2 fait partie, dans l'exemple considéré, d'un équipage mobile se déplaçant sur un rail unique 1 de forme tubulaire, de section carrée, muni d'une crémaillère 2 constituée d'une bande d'acier ondulée soudée sur la face inférieure du rail tubulaire 1. Un tel rail à crémaillère est utilisé dans de petites installations de transport de type monorail, par exemple pour transporter des charges sur des terrains à forte pente. L'installation comprend par exemple un véhicule tracteur auquel peut être accroché un ou plusieurs wagonnets. Le dispositif représenté au dessin peut être par exemple fixé au wagonnet et constituer l'élément de roulement et de guidage, ou l'un des éléments de roulement et de guidage de ce wagonnet.
A cet effet, le wagonnet présente deux portées verticales 3 et 4, soudées sous le wagonnet, entre lesquelles est fixé un arbre 5 au moyen de deux vis. A cet arbre est suspendu un bâti 6 au moyen d'une vis 7 vissée dans une pièce verticale cylindrique 8 soudée à l'arbre 5 et susceptible de tourner dans une douille s'appuyant sur le bâti, de manière à constituer un boggie. Dans sa partie supérieure, le bâti 6 porte deux galets de roulement à gorge 9 et 10 s'appuyant sur
la face supérieure du rail 1. Dans sa partie inférieure, le bâti 6 porte, d'une part, un galet à gorges, de roulement et de guidage, 11, présen- tant, en plus d'une gorge identique à celle des galets 9 et 10, une gorge centrale plus étroite et plus profonde pour le passage de la crémaillère 2, et, d'autre part, un galet 12 constitué de deux flasques appliqués l'un contre l'autre, de manière à présenter le même profil que le galet li (fig. 2). Les deux flasques sont fixés ensemble par quatre vis 13, 14, 15 et 16 et retiennent entre eux douze goupilles cylindriques 17 de manière à former une roue dentée destinée à coopérer avec la crémaillère 2. Le galet 12 est calé sur le prolongement cylindrique d'un arbre 18 au moyen d'une clavette 19 et il est retenu axialement par un écrou 20.
Il est à noter qu'un montage des arbres 21 supportant les galets de roulement 9 et 10 dans des entretoises 22 et 23 munies d'un excentrique par lequel elles sont montées dans les parois du bâti 6 permet d'ajuster le pincement vertical du rail 6.
Le bâti 6, en plus de ses ailes verticales entre lesquelles sont montés les galets de roulement et de guidage, présente une partie latérale tubulaire 24 reliée par une nervure verticale 25 au reste du bâti et fermée par un couvercle 26 de manière à former un carter abritant le dispositif de freinage. Le couvercle 26 est fixé au moyen de quatre vis telles que 27 et présente en outre un bouchon vissé 28 dont le rôle sera exposé plus loin. Sur le côté, ce carter présente en outre une fenêtre rectangulaire fermée par un couvercle 29 (fig. 1).
L'arbre 18 est porté dans deux paliers à billes 30 et 31 montés respectivement dans la partie centrale du bâti 6 et dans le couvercle 26. Entre ses deux paliers, l'arbre 18 présente une partie filetée 32 sur laquelle est vissé, à la manière d'un écrou, un corps tournant 33 de forme générale circulaire et muni, sur chacune de ses faces, d'une garniture de frein, par exemple du type Ferrodo (marque déposée).
De chaque côté de la partie filetée 32,1'arbre 18 présente deux parties de section approximativement carrée 36 et 37 sur lesquelles sont montés, solidaires en rotation, mais libres axialement, deux flasques en forme de disques en acier 38 et 39 destinés à coopérer avec les garnitures de frein 34 et 35 et deux jeux de ressorts, constitués chacun de trois rondelles en acier 40, 41 et 42, respectivement 43, 44 et 45 du type rondelles Belleville. Le jeu de rondelles 40, 41 et 42 exerce une pression sur le disque 38 retenu par un épaulement 46 de l'arbre 18. A cet effet, les rondelles élastiques sont retenues par une rondelle 47 maintenue par un écrou 48 vissé sur l'arbre.
De même, les rondelles élastiques 43, 44, 45 exercent une pression sur le disque 39 retenu axialement par un épaulement 49 de l'arbre et sont retenues ellesmêmes par une rondelle 50 maintenue par un écrou 51.
Le corps tournant 33 sera décrit en référence aux fig. 2 et 3. Ce corps tournant est constitué d'un disque porteur 52 muni d'un moyeu fileté 52a et présentant deux creusures 53 et 54 dans lesquelles sont logées respectivement deux paires de cliquets 55, 56, 57 et 58. Sur la partie non évidée 62 du disque 52, entre les creusures 53 et 54, est fixé un anneau 59 au moyen de deux vis 60 et 61. Les cliquets 55 à 58 sont articulés entre le disque 52 et l'anneau 59 sur des goupilles telles que 63 chassées dans l'anneau 59 et le disque 52. L'anneau 59 porte en outre la garniture de frein 35 fixée au moyen de quatre vis 72.
Entre le disque 52 et l'anneau 59, dans les creusures 53 et 54, sont en outre fixées des goupilles 64 et 65 auxquelles sont accrochés des ressorts de traction tels que 66 et 67 qui ont tendance à maintenir les cliquets 55 à 58 en butée contre des goupilles 68, respectivement 69 et 70, 71, dans une position telle qu'ils ne font pas saillie en dehors de la circonférence du corps tournant 33. Une butée 73, constituée par un bloc rectangulaire en acier soudé au bâti 24, est située en face du corps tournant 33 à peu de distance de celui-ci.
Le dispositif de freinage fonctionne de la manière suivante: lorsque l'équipage mobile, par exemple le wagonnet, dépasse une vitesse limite, par exemple à la suite de la rupture de son attelage, la force centrifuge, agissant sur les cliquets 55 à 57, dépasse la force de retenue développée par les ressorts 66, 67, de telle sorte que les cliquets pivotent autour de leurs goupilles et sortent de la périphérie du corps tournant 33 pour venir occuper la position représentée en trait continu du cliquet 55, respectivement les positions représentées en traits mixtes 56' et 57' des autres cliquets. Si le corps tournant 33 tourne par exemple dans le sens de la flèche Fl, le premier des cliquets 55, 58 qui rencontre la butée 73 vient buter par sa face approximativement radiale contre la butée 73, arrêtant ainsi instantanément le corps tournant, cela au bout d'n demi-tour au plus.
Les deux autres cliquets viennent buter par leur face oblique sur la butée 73 et sont ainsi rabattus. Si le corps tournant 33 tourne en sens opposé, selon la flèche F2, c'est l'un des cliquets 56 ou 57 qui vient se bloquer contre la butée 73. Les disques 38 et 39 étant en appui contre chacune des garnitures 34 et 35, et étant d'autre part entraînés en rotation par l'arbre 18, il y a immédiatement freinage de cet arbre, mais un freinage avec glissement, même en cas de faible couple sur l'arbre 18. L'arbre 18 continuant à tourner, le corps tournant 33 se déplace par vissage ou dévissage sur la partie 32 filetée de l'arbre, ce qui a pour effet de repousser soit le disque 38, soit le disque 39, selon le sens de rotation de l'arbre, contre ses ressorts, augmentant ainsi la pression de la garniture de frein sur le disque correspondant.
Cette pression augmente jusqu'à ce que la force de frottement crée un couple égal au couple d'entraînement de l'arbre 18, entraînant l'arrêt de cet arbre, quel que soit le couple agissant sur l'arbre, dans des limites prescrites, bien entendu. Grâce à ce freinage progressif, il est possible d'obtenir un arrêt en douceur quel que soit le couple d'entraînement de l'arbre 18, c'est-à-dire quelles que soient la charge du wagonnet et la pente du monorail, dans l'exemple considéré. Il est sans autre possible d'influer sur la courbe de freinage, notamment pour obtenir un arrêt sur une distance donnée, pour un couple élevé, en utilisant des ressorts non linéaires. Dans l'exemple représenté, cela peut être réalisé en prévoyant des ressorts 40 et 41 plus forts que le ressort 42, respectivement des ressorts 44, 45 plus forts que le ressort 43.
Après avoir fonctionné, le frein doit être remis à zéro, c'est-àdire le corps tournant 33 ramené dans sa position initiale au milieu de la partie filetée 32 de l'arbre 18. A cet effet, on dévisse le bouchon 28 et introduit par l'ouverture ainsi libérée une jauge de longueur.
Par la fenêtre 29, on entraîne en rotation à la main le corps tournant 33 jusqu'à ce que le disque 39 soit exactement à l'extrémité de la jauge. Le frein est alors prêt à fonctionner une nouvelle fois.
De nombreuses variantes d'exécution sont bien entendu possibles sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les moyens élastiques de pression des disques de frein peuvent comprendre un nombre différent de rondelles ou être constitués par d'autres types de ressorts tels que ressorts à boudins simples ou doubles, de diamètre ou de section variables.
Une variante d'exécution du corps tournant consiste, par exemple, à prévoir des cliquets munis d'un prolongement au-delà de leur axe de pivotement formant levier et faisant saillie, au repos, hors du corps tournant et coopérant avec une came fixe diamétralement opposée à la butée 73, came ayant pour effet de faire sortir le bec du ou des cliquets à chaque tour du corps tournant. Lorsque la vitesse de rotation est inférieure à une vitesse prescrite, le cliquet est rabattu sous l'effet de son ressort avant de rencontrer la butée 73. Par contre, si cette vitesse est supérieure à la vitesse prescrite, il rencontre la butée 73 avant d'être suffisamment rabattu.
Le frein de secours selon l'invention peut être utilisé pour freiner tout autre équipage mobile, tel que monte-charge, ascenseur, train, ou tout arbre entraîné en rotation, par exemple un arbre de machine.