FR3048042B1 - Systeme de frein avec mesure d'usure - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de frein (200) comprenant : - un couvercle de frein (202) définissant un volume (V), - un piston de frein (220), logé à l'intérieur du volume et mobile en translation selon un axe longitudinal (X), - des disques de freins (225), solidaires dudit piston de frein (225) en translation longitudinale, le système de frein étant caractérisé en ce que le couvercle de frein (202) comprend une ouverture (310) orientée radialement et débouchant à l'intérieur du volume (V) de sorte qu'un pion (320) peut être inséré dans ladite ouverture (310) pour connaitre la position longitudinale (X) dudit piston de frein (220).

Description

Système de frein avec mesure d'usure

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine des moteurs hydrauliques et des transmissions hydrostatiques ou hydrauliques, pour le déplacement de véhicules avec transmission hydrostatique intégrale ou assistance hydraulique sous la forme d'un moteur monté sur un essieu, pour l'entrainement d'outils (broyeur, ébranchage, etc.), pour la génération de vibration, etc.

En particulier, les véhicules concernés sont des véhicules de chantiers, de mines ou pour agriculture.

Plus précisément, l'invention concerne le système de frein avec déplacement d'un piston de frein, notamment les machines hydrauliques, telles que des moteurs à pistons radiaux, installés sur les véhicules cités précédemment et le système de frein associé.

Dans la suite, on parlera indistinctement de machine ou de moteur.

ETAT DE L'ART

Comme représenté en figure 1, les moteurs hydrauliques 100 comprennent un arbre 120 auquel peut être solidarisé le moyeu d'une roue R, et un système de frein 200 configuré pour bloquer la rotation de l'arbre lorsque ledit système de frein n'est pas alimenté. Ainsi, par défaut, l'arbre 120 est immobilisé. L'arbre 120 s'étend selon un axe longitudinal X et tourne en rotation autour de cet axe. L'arbre moteur 120 est entraîné en rotation par des cannelures (non représentées sur les figures).

Le moteur 100 comprend un carter 102 constitué généralement d'un couvercle de palier 103, d'un couvercle de distribution 104, un bloc-cylindre 106 à l'intérieur de laquelle est disposée une pluralité de pistons 108 radiaux (en pointillé) qui coulissent à l'intérieur de leur cylindre respectif, une came lobée 110 sur laquelle roulent les pistons 108, effectuant ainsi un mouvement de va-et-vient à l'intérieur de leur cylindre. Les cylindres sont alimentés en huile sous pression (pouvant aller jusqu'à 450 bars) et entraînent en rotation le bloc-cylindre 106. Des alimentations haute pression et basse pression 116, 118 se trouvent typiquement dans le couvercle de distribution 104.

Le bloc-cylindre 106 est solidaire en rotation de l'arbre 120, soit par une liaison fixe, soit par un embrayage. Des cannelures, non représentés, peuvent former une telle solidarisation. L'alimentation en huile est effectuée par un distributeur 112 qui présente des conduites d'alimentation haute et basse pression. Le couvercle de distribution 104 recouvre le distributeur en étant situé radialement à l'extérieur. De l'autre côté du bloc cylindre 106, le couvercle de palier 103 protège des paliers 114, 115 qui permettent la rotation de l'arbre tout en faisant office de transmission de l'effort vers le carter du moteur, le carter étant solidaire du châssis du véhicule. Plusieurs types de moteurs existent en ce qui concerne l'architecture des paliers (reprise d'effort via l'arbre ou le moyeu de la roue) et ne seront pas détaillés ici. L'arbre 120 est par exemple relié à la roue R. par le biais d'un moyeu/fusée 122 situé en extrémité externe 124 de l'arbre 120 et comprenant des orifices pour recevoir des vis solidarisant la roue.

Plus généralement, l'extrémité externe 124 fait office de sortie pour l'arbre moteur 120, et constitue le point de récupération du couple produit par le moteur 100.

Les systèmes de frein existant sont en général positionnés en extrémité interne 126 de l'arbre. Par interne, on entend l'extrémité opposée à l'extrémité d'arbre débouchant hors du moteur ; dans le cas d'une assistance hydraulique en couple, cette extrémité interne est située le plus à l'intérieur du véhicule.

Il est aussi possible que l'arbre 120 s'arrête au niveau du bloc cylindre et soit prolongé par un arbre de frein 130, lui-même entraîné par le bloc-cylindre. Cela permet sur les moteurs dits modulaires, d'avoir facilement en variante des moteurs avec ou sans frein. L'arbre de frein 130 peut donc être distinct de l'arbre moteur 120.

On parlera donc par la suite d'extrémité interne 126, 136 désignant l'extrémité interne de l'arbre 120 ou de l'arbre de frein 130 qui vient au contact du système de frein 200.

Le système de frein 200 comprend un couvercle de frein 202 solidaire du carter, en particulier ici du couvercle de distribution 104, qui loge une arrivée d'huile 204 et un piston de frein 220 mobile en translation selon l'axe longitudinale X pour immobiliser l'arbre 120. Pour cela, le piston de frein est en appui sur une série disques 225 situés radialement autour de l'extrémité interne de l'arbre 120 et intercalés entre une série de disque 125 solidaires de l'arbre 120. Lorsque le piston de frein 220 se rapproche de l'arbre 120, il vient serrer les disques 225 et donc les disques 125, provoquant l'immobilisation de l'arbre 120.

Les disques 125, 225 comprennent typiquement une garniture de frein, remplaçables.

Alternativement, les disques 225 sont solidaires d'un manchon 127, qui est lui-même solidaires de l'extrémité interne de l'arbre par des moyens de maintien 128.

Le couvercle de frein 202, sensiblement de révolution, définit un volume V à l'intérieur duquel se déplace le piston de frein. L'arrivée d'huile 204 alimente une chambre de poussée 206 (entre le piston de frein 220, le couvercle de frein 202, l'arbre 120 et le couvercle de distribution 104) configurée pour que l'huile sous pression pousse le piston de frein 220 en éloignement de l'arbre 120. De l'autre côté du piston, des moyens de rappels 208 génèrent une contre-force qui a tendance à maintenir le piston 220 en position de freinage, c'est-à-dire les disques 125, 225 pincés. Les moyens de rappels sont en butée contre un anneau 209. Lorsque le système de frein 200 n'est pas alimenté en huile sous pression, les moyens de rappels 208 immobilisent l'arbre 120 via le piston 220 et les disques 225, 125.

Les moyens de rappels 208 prennent la forme par exemple d'une rondelle ou de ressorts. Ils sont logés dans une chambre 207, dite cavité sèche, par opposition à la chambre de poussée 206 qui reçoit de l'huile sous pression. La chambre sèche 207 et la chambre de poussée 206 ne permettent d'échange d'huile entre elles. Elles sont formées par la division par le piston de frein 220 en deux sous-volumes du volume V. Par conséquent, elles sont situées longitudinalement de part et d'autre dudit piston de frein 220. Un joint 215 est typiquement prévu radialement à l'extérieur du piston de frein 220, à l'interface entre ledit piston 220 et le couvercle 202. On appelle surface de contact 221 la surface radialement externe du piston de frein 220 qui coulisse contre le couvercle 202.

Un capot 210 vient couvrir longitudinalement les moyens de rappel 208 et le piston de frein 220. Le capot 210 est en appui sur le couvercle de frein 202, c'est-à-dire qu'il ferme le volume V défini précédemment. Le capot 210 comprend un orifice 212, généralement central, qui permet d'accéder à un taraudage 222, généralement central, présent dans le piston de frein 220. Un bouchon 214, en appui sur le capot 210, dans le couvercle 210, permet d'obturer cet orifice 212 et de protéger le taraudage 222. Le taraudage sert à l'insertion d'une vis pour maintenir les freins en position défreinées, quelle que soit la pression dans la chambre de pression 206, notamment pour défreiner le moteur lors d'une avarie pour pouvoir débloquer le frein et déplacer le véhicule.

Des joints d'étanchéité sont prévus pour éviter les fuites d'huile sous pression. Par exemple, entre le couvercle de frein 202 et le couvercle distribution 104, au niveau des disques 125, 225, des fuites d'huile peuvent survenir (les disques baignent dans l'huile), donc un joint 213 annulaire est prévu radialement autour de l'arbre 120, 130.

Comme indiqué précédemment, par défaut, le système de frein 200 est en position de freinage par défaut, lorsqu'aucune huile sous pression n'est injectée. Dès que de l'huile sous pression H est injectée, le piston de frein 220 subit une translation en éloignement de l'arbre 120 (voir flèche sur figure 1) et autorise la rotation de l'arbre. Il s'agit d'un « défreinage hydraulique », utilisé par sécurité, pour voir une action automatique du frein en cas de panne hydraulique ou lorsque le véhicule est en maintenance. Ces freins peuvent être désignés comme « freins négatifs » ou « freins de parking » ou « freins de secours ».

Ces systèmes de frein sont généralement utilisés sur des véhicules lourds : chantier, mines, champ, etc.

Il est important de connaître l'état d'usure du système de frein 200, c'est-à-dire l'état d'usure des disques 225. Certaines normes, comme la norme sud-africaine SABS1589 (intitulée « The braking performance of tracktess underground mining vehides — Load hauldumpers and dump trucks »), exigent des vérifications régulières.

La figure 2 présente une solution existante, qui utilise un témoin d'usure axial T, qui s'insère au travers du couvercle 210 longitudinal, c'est-à-dire parallèlement à l'axe longitudinal X. Ce témoin T vient en butée contre le piston de frein 220 et permet de connaître la position relative dudit piston 220 par rapport au couvercle 210. En effet, lorsque les freins sont usés (la garniture a été rognée), les disques 125, 225 ont perdu de leur épaisseur et la position longitudinale du piston de frein 220 au repos (c'est-à-dire sans pression d'huile, et donc en position de freinage puisque les moyens de rappel 208 viennent serrer les disques entre eux), varie. Plus précisément, plus les disques 125, 225 sont usés et plus le piston 220 est proche de l'extrémité interne de l'arbre 120.

Le témoin T permet ainsi de mesurer la course d'usure longitudinale du piston de frein 220 et d'évaluer l'usure des freins, à l'aide d'une table ou d'indicateurs pouvant être utilisés comme référence. Néanmoins, cette solution nécessite une accessibilité longitudinale du système de frein 220 qui n'est pas toujours possible. En effet la face longitudinale interne du moteur peut être caché à l'intérieur de la machine, ou difficilement visible et/ou accessible sans démontage ou levage par un utilisateur situé du côté extérieur de la machine, par exemple face à la roue.

Il existe ainsi un besoin de trouver une solution plus ergonomique.

PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention concerne un système de frein comprenant : - un couvercle de frein définissant un volume, - un piston de frein, logé à l'intérieur du volume et mobile en translation selon un axe longitudinal, - des disques de freins, solidaires dudit piston de frein en translation longitudinale, le système de frein étant caractérisé en ce que le couvercle de frein comprend une ouverture orientée radialement et débouchant à l'intérieur du volume de sorte qu'un pion peut être inséré dans ladite ouverture pour connaître la position longitudinale dudit piston de frein. L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le système de frein comprenant des moyen de rappels configurés pour maintenir le piston de frein selon une première position longitudinale par défaut et selon au moins une seconde position longitudinale par défaut en fonction de l'usure des disques, lesdites positions définissant une course d'usure du piston de frein, comprenant en outre un pion configuré pour être inséré radialement dans l'ouverture radiale et dont la position de l'insertion radiale dépend de la position longitudinale du piston de frein, - le pion est configuré pour s'étendre radialement à l'intérieur du volume: selon une première distance radiale lorsque le piston de frein est en première position longitudinale, selon au moins une deuxième distance radiale, strictement différente de la première distance, lorsque le piston de frein est en au moins une deuxième position longitudinale, ladite deuxième distance radiale permettant de connaître la position longitudinale du piston de frein et d'obtenir une information relative à l'usure des disques, - au moins une des deux distances radiales est définie par une mise en butée radiale du pion sur le piston de frein, - le pion comprend une tige étagée, dont chaque étage peut venir en butée radialement sur le piston de frein, de sorte que plusieurs deuxièmes distances radiales peuvent être mesurées en fonction de la position longitudinale du piston de frein, et que différentes valeurs d'usure peuvent être relevées, - le piston de frein comprend un chanfrein en extrémité d'une surface de contact, ledit chanfrein définissant une surface de butée radiale pour ledit pion, de sorte que plusieurs deuxièmes distances radiales peuvent être mesurées en fonction de la position longitudinale du piston de frein, - le pion comprend une tige avec une extrémité biseautée, - le pion comprend une bille de frottement destinées à venir à rouler sur la surface de butée radiale définie par le chanfrein, - le pion comprend des moyens de rappel en contact avec le couvercle et destinés à maintenir le pion dans une position où il n'empêche aucune translation longitudinale du piston de frein, et configurés pour permettre un déplacement dudit pion vers l'intérieur du volume sous l'effet d'un effort, - le pion comprend des moyens de rappel en contact avec le couvercle est destinés à maintenir le pion dans le volume, et le piston de frein comprend une surface chanfreinée, de sorte que la translation radiale du pion est provoquée mécaniquement grâce à la surface chanfreinée par la translation longitudinale du piston de frein, - le pion est monté à rotation au sein de l'ouverture et comprend un excentrique configuré pour venir en butée contre le piston de frein sous l'effet d'une rotation dudit pion, l'angle de rotation permise jusqu'à la mise en butée dépendant de la position longitudinale du piston de frein, - ledit volume est scindé par le piston de frein en une chambre de pression et une chambre dite sèche, dans lequel la chambre sèche reçoit des moyens de rappels pour recevoir de l'huile sous pression pour déplacer en translation le piston de frein et dans lequel la chambre de pression est configurée pour recevoir de l'huile sous pression qui déplace le piston de frein en sens longitudinal opposé, - l'ouverture radiale du couvercle débouche dans la chambre de poussée, - l'ouverture radiale du couvercle débouche dans la chambre sèche, - le piston de frein comprend sur une surface de contact un évidement, s'étendant radialement, apte à recevoir le pion, - le pion est amovible et dans lequel le couvercle comprend un logement adapté pour maintenir le pion fixement audit système, - le système comprend un bouchon amovible, pour fermer l'ouverture de façon étanche, L'invention concerne aussi moteur hydraulique à pistons radiaux, comprenant un système de frein tel que décrit précédemment.

Dans un mode de réalisation, le moteur hydraulique à pistons radiaux comprend : - un carter, - un arbre s'étendant selon la direction longitudinale configuré pour transmettre du couple généré par ledit moteur, ledit arbre comprenant : - une extrémité externe destiné à la prise de couple, et - une extrémité interne, dans lequel l'extrémité interne comprend des disques de frein intercalés entre les disques de frein du piston de frein.

Dans un autre mode de réalisation, le moteur hydraulique à pistons radiaux comprend : - un couvercle de palier, - deux jeux paliers espacés longitudinalement, pour permettre la rotation relative entre l'arbre et le carter, chaque jeu de paliers s'étend radialement entre l'arbre et le couvercle de palier, - un système de frein tel que décrit, disposé longitudinalement entre les deux jeux de paliers - un arbre s'étendant selon la direction longitudinale configuré pour transmettre du couple généré par ledit moteur, ledit arbre comprenant des disques de frein intercalés entre les disques de frein du piston de frein. L'invention concerne aussi un procédé de mesure de l'usure de frein d'un système tel que décrit précédemment à l'aide d'un pion tel que décrit précédemment.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1, déjà présentée, représente un moteur hydraulique à pistons radiaux et système de frein arrière, - La figure 2, déjà présentée, représente un moteur hydraulique avec une solution de mesure existante de l'art antérieur, - Les figures 3 et 4 illustrent deux états d'un mode de réalisation selon l'invention, - Les figures 5 à 13 illustrent différents modes de réalisation, certains étant techniquement combinables, - Les figures 14 à 16 représentent des architectures conformes à un mode de réalisation de l'invention, avec un système de frein dit arrière, la figure 16 illustre notamment un logement pour accueillir un pion, - Les figures 17 et 18 illustrent un joint sur un pion, - Les figures 17 à 19 illustrent un mode de réalisation d'un pion « réversible », intégrant un bouchon, - La figure 18 illustre une autre architecture, avec un système de frein dit « entre les paliers ».

DESCRIPTION DETAILLEE

En référence aux figures 3 à 17, un système de frein 200 conforme à l'invention va être décrit. A cette fin, les éléments du système de frein 200 de la figure 1 telle que décrit dans l'introduction seront repris et les références seront gardées.

Le système de frein 200 comprend dans son couvercle 202 une ouverture radiale 310 traversante qui débouche dans le volume V défini par la forme sensiblement de révolution du couvercle 202. L'ouverture 310 s'étend radialement, et préférablement elle s'étend uniquement radialement, c'est-à-dire qu'elle définit un angle droit par rapport à l'axe longitudinal X.

Cette ouverture 310 permet un accès à la position longitudinale du piston de frein 220.

On rappelle que le piston de frein 220 est maintenu dans une position longitudinale par défaut grâce aux moyens de rappel 208. Cette position par défaut correspond à une position bloquante, dans laquelle les disques 125 et 225 sont serrés entre eux et l'arbre 120 est immobile en rotation. Par « par défaut », on entend la position du piston 220 en l'absence d'application d'une pression dans la chambre de pression 206 visant à débloquer les freins.

On rappelle aussi que selon l'état d'usure des disques 125 et 225, leur épaisseur varie, ce qui provoque un déplacement longitudinal de la position par défaut du piston de frein 220 qui est solidaire en translation des disques 225. Par ailleurs, les disques 225 sont généralement complètement solidaires du piston de frein 220.

On définit une première position longitudinale par défaut XI, qui correspond à une position du piston de frein 220 lorsque les disques sont jugés comme « non-usés ». La valeur de cette position XI dépend évidemment des détails de conception du système de frein 200 et aussi des normes applicables. En pratique, une pluralité de première position longitudinale par défaut XI, correspondant à un état « non-usé », peuvent être définies.

On définit similairement une deuxième position longitudinale par défaut X2, qui correspond à une position du piston de frein 220 lorsque les disques sont jugés comme « usés ». La valeur de cette position X2 dépend évidemment des détails de conception du système de frein 200 et aussi des normes applicables. En pratique, une pluralité de première position longitudinale par défaut X2, correspondant à un état « usé », peuvent être définies.

Les positions XI et X2 permettent de définir un écart longitudinal qui correspond à une course du piston 220 sur des positions par défaut. Il ne s'agit donc pas nécessairement de la course du piston, dite de défreinage, lors de son déplacement sous l'effet de la pression dans la chambre de pression 206.

Pour la clarté de la description, on se référera à « la course d'usure du piston 220 » pour désigner la portion longitudinale parcouru par le piston de frein 220 dans ses positions par défaut au fur à mesure l'usure des disques.

En fonction de cette course, plusieurs modes de réalisation de l'emplacement de cette ouverture 310 seront décrits. L'ouverture 310 est configurée pour recevoir un pion 320 qui est soit insérable, soit à demeure. Ce pion 320 permet, en fonction de sa position d'insertion à sein de l'ouverture, de connaître la position longitudinale du piston de frein 220, et ainsi de connaître son état d'usure.

Le pion 320 comprend notamment une tige 321, apte à traverser l'ouverture 310, ainsi qu'une tête 322, solidaire à une extrémité de ladite tige 321 et configurée pour être préhensible/actionnable par un opérateur. La tête 322 se situe donc du côté externe du couvercle 202.

Premier mode de réalisation

Dans un premier mode de réalisation, l'ouverture 310 est placée dans le couvercle de telle sorte que le piston de frein 220 peut venir au moins partiellement en regard de l'ouverture 310.

Selon l'emplacement de l'origine de la mesure, la distance dl ou d2 peut être nulle (ce qui n'est pas le cas sur les figures 3 et 4, qui prennent une partie de la surface externe du couvercle 202 comme origine de la mesure)

Dans ce mode de réalisation, le pion 320, lorsqu'inséré, s'étend radialement à l'intérieur du volume V. En fonction de la position du piston de frein 220 par rapport à l'ouverture 310, le pion 320 s'étend radialement à l'intérieur selon certaine distance.

On définit en particulier que lorsque le piston de frein 220 est en première position longitudinale XI, respectivement deuxième X2, le pion 320 s'étend selon une première distance radiale dl, respectivement d2. Ces deux distances dl, d2 sont strictement différentes et permettent de connaître la position longitudinale par défaut du piston 220 et donc l'usure des disques 125, 225. En pratique, comme l'état d'usure est continu, une pluralité de deuxièmes distances d2 peut être définie.

En outre, au moins une des distances dl, d2 est définie par une mise en butée radiale du pion 310 contre le piston de frein 220. Par mise en butée radiale, on entend que le déplacement radial du pion 320 au travers de l'ouverture 310 est arrêté par le piston de frein 220 et plus précisément par la surface de contact 221.

On distinguera dans la suite deux cas, dans lequel l'ouverture 310 débouche dans la chambre de pression 206 (premier cas) ou dans la chambre sèche 207 (deuxième cas). On observe en revanche toujours une translation radiale pour pion 320 pour obtenir la mesure.

Dans le premier cas, l'ouverture 310 peut être logée en extrémité longitudinale du volume V, voire partiellement dans un déport radial du couvercle. Cela signifie qu'une moitié du pion 310, lorsqu'insérée peut être situé à l'intérieur du volume V et l'autre moitié est en contact avec le déport radial du couvercle, comme représenté en figures 3 et 4.

Dans le premier cas, illustré en figures 3 et 4, la distance d2 est strictement inférieure à la distance dl : il s'agit de la distance d2 qui est nécessairement limitée par la mise en butée contre le piston de frein 220. En effet, lorsque les disques 125, 225 sont peu usés, le piston de frein 220 n'obstrue pas l'ouverture 310, ou à tout le moins laisse un espace suffisant pour que le pion 320 puisse s'insérer selon la distance d2.

Dans le deuxième cas, illustré en figure 5, la distance dl est strictement inférieure à la distance d2 : il s'agit de la distance dl qui est nécessairement limitée par la mise en butée contre le piston de frein 220, et la distance d2 peut être limitée par la structure propre du pion 320, comme sa tête 322, ou par une autre butée, situé radialement plus à l'intérieur du piston de frein 220 (non représenté sur les figures).

Dans le deux cas, selon que le pion s'insère selon la distance dl ou d2, il est possible de connaître l'état d'usure.

Plusieurs variantes vont à présent être décrites, qui s'appliquent au deux cas décrits précédemment.

Dans une première variante (appelée « tout ou rien »), telle que présenté précédemment et illustrée en figures 3, 4 5, il s'agit de la tige 321 qui vient en butée. Cette variante permet de réaliser un test binaire, soit « usé » ou « non-usé ».

Dans une deuxième variante (appelée « tige étagée »), illustrée en figure 6 pour les deux cas à la fois, la tige 321 est une tige étagées 324, c'est-à-dire que le diamètre diminue par étage en direction de l'extrémité opposée à la tête 322. Une pluralité d'étages 324a, 324b, 324c peuvent être ainsi conçu, chaque étage pouvant venir radialement en butée contre le piston de frein 220 et définissant ainsi chacun une deuxième distance d2. En fonction de la position du piston de frein 220 au regard de l'ouverture 310, un des étages 324a, 324b, 324c va venir en butée. Il est alors possible de connaître de façon non-binaire, mais par exemple en définissant une usure à 10% (étage 324c pour le premier cas, étage 324a pour le deuxième cas), 20% (étage 324b pour les deux cas) et 30% (étage 324a pour le premier cas, étage 324c pour le deuxième cas).

Dans une troisième variante (appelée « chanfrein de piston »), illustrée en figure 7 pour les deux cas à la fois, le piston de frein 220 comprend un chanfrein 344 en extrémité de la surface de contact 221. Pour le premier cas, respectivement le deuxième, le chanfrein 344 est situé du côté de la chambre de pression 206, respectivement de la chambre sèche 207. Grâce au chanfrein, qui créer une surface de butée radiale progressive, la distance radiale d2 peut varier progressivement et donner une indication continue sur l'état d'usure des freins.

Dans cette variante, il n'y a pas de contrainte particulière relative à la forme à la tige 321.

Alternativement, comme illustré en figure 8, le pion comprend des moyen de rappels 340 qui tendent à maximiser l'extension radiale du pion 310 à l'intérieur du volume V. Les moyens de rappels 340 fonctionnement par exemple en compression et sont logés entre une extrémité de la tige 321 et une surface interne du couvercle 202. Le pion 320 subit une translation radiale tendant à le sortir du couvercle 202 sous l'effet de la pente du chanfrein du piston de frein 220. En outre, à l'extrémité de la tige 321 se trouve une bille 326, ou tout autre matériau de roulement ou favorisant le glissement, qui vient rouler ou glisser, sur la surface chanfreinée. Dans cette alternative, il suffit de regarder la position de la tige lors de l'utilisation du moteur pour obtenir l'information, sans qu'il ne soit nécessaire d'agir sur le pion 320.

Dans une quatrième variante (appelée « biseau de tige »), illustrée en figure 9 pour les deux cas, la tige 321 présente une extrémité biseautée 328, qui présente une fonction similaire au chanfrein 344 de la variante précédente. La deuxième distance radiale d2 peut ainsi varier progressivement et donner une indication continue sur l'état d'usure des freins. Dans cette variante, il n'y a pas de contrainte particulière relative à la forme du piston de frein 220 et notamment de la surface de contact 221.

Dans toutes les variantes et les cas présentés précédemment, l'insertion du pion 320 est de toute façon préférablement limitée par la tête 322 qui vient en butée contre le couvercle 202.

Dans une cinquième variante (appelée « poussoir »), illustrée en figure 10, le pion 320 comprend des moyens de rappels 330 qui tendent à minimiser l'extension radiale du pion à l'intérieur du volume V. Pour cela, les moyens de rappels 330 sont typiquement un ressort de compression logée entre la tête 322 et une partie 332 du couvercle 202 formant butée. Il suffit alors à un opérateur d'appuyer sur la tête 322 pour comprimer le ressort et regarder de quelle distance d2 le pion s'engage. Une rondelle 334, solidaire de la tige 310, permet de bloquer la décompression du ressort par contact contre la surface interne du couvercle 202.

Parmi ces variantes, plusieurs sont combinables sans difficultés : - La tige étagée (deuxième variante, figure 6) avec le poussoir (cinquième variante, figure 10), voire avec le chanfrein de piston (troisième variante, figure 7) et même le biseau de tige (quatrième variante, figure 9), - Le chanfrein de piston avec le biseau de tige, - Etc.

Dans le cas d'une tige 320 amovible, elle peut même être changée sans que celui ne nécessite de changer du reste du système de frein 220. Ainsi, en fonction des normes ou des souhaits de précision, on peut passer d'une variante tout ou rien, à une variante de mesure progressive à l'aide de la tige étagée ou de la tige biseautée, par exemple.

Complémentaire à toutes ces variantes, pour des raisons mécaniques, un chanfrein 219 peut être prévu dans le piston, en extrémité de la surface de contact 221 (voir figures 5, 6 par exemple). Ce dernier n'a pas vocation à faire une surface continue de mesure comme dans le cas de la troisième variante, mais simplement à compenser des jeux et des mauvais alignements sans que le système ne se bloque. Ce chanfrein 219 est avantageusement prévu lorsque le pion 310 présente des arêtes.

Deuxième mode de réalisation

Dans un deuxième mode de réalisation, l'ouverture 310 est placée dans le couvercle de telle que sorte qu'elle ne débouche pas en regard de la course de défreinage du piston. En d'autres termes, le piston de frein 220 ne vient pas, même partiellement, radialement entre l'axe longitudinal X et l'ouverture 310.

Dans ce mode de réalisation, illustré en figure 11, le pion 320 est monté à rotation au sein de l'ouverture 310 et comprend, en extrémité de la tige 312, un excentrique 328, situé dans le volume V, c'est-à-dire à l'intérieur du couvercle 202. L'excentrique 328 prend la forme d'une pièce ne présentant pas une symétrie de révolution autour de l'axe de rotation du pion 320. Par conséquent, l'extension longitudinale de l'excentrique 328 varie lors de la rotation du pion 320.

Dans une première variante, préférablement, au moins un diamètre de l'excentrique 328, préférablement tous les diamètres, sont supérieurs au diamètre de la tige 311. Du fait de l'excentrique 328, cette variante n'est pas adaptée pour avoir un pion 320 amovible. Le pion 320 est alors positionné à demeure pendant l'assemblage.

Alternativement, dans une deuxième variante, tous les diamètres de l'excentrique 328 sont inférieurs au diamètre de la tige 311 ; seul l'excentrique 328 débouche alors du couvercle 202 pour être dans le volume V. Cette variante autorise un pion 320 amovible.

On note à propos que la tige 311 dans ce mode de réalisation est préférablement cylindrique de révolution.

Il suffit ainsi de tourner le pion 320 jusqu'à ce que l'excentrique vienne en butée contre le piston de frein 220 et empêche la rotation. En relevant la valeur de cette rotation, la position du piston de frein 220 est connue, ce qui permet ensuite d'évaluer l'usure des freins. D'une façon similaire, l'ouverture 310 et le pion 320 peuvent être placés au niveau de la chambre sèche 207 (premier cas, figure 12) ou de la chambre de pression 206 (deuxième cas, figure 11).

Dans le deuxième cas, plus la rotation permise est faible, et plus cela signifie que le piston de frein 220 est usé. Selon le positionnement de l'ouverture 310 lors de la conception, ou du modèle de disque 125, 225, la rotation peut même être infinie : les disques sont en état neuf ou quasi-neuf.

Dans le premier cas, c'est l'inverse : plus la rotation permise est faible et plus cela signifie que le piston de frein est neuf. De la même façon, la rotation peut même être infinie : les disques sont alors en état usé et doivent être remplacés. En outre, dans ce cas, il faut s'assurer que le dimensionnement de l'excentrique permette tout de même la translation longitudinale du piston 220 sous l'effet de la pression dans la chambre de pression 206. Pour cela, il faut que l'écart entre les diamètres maximum et minimum de l'excentrique 328 soit supérieur à la course de défreinage. Sous l'effet de la force exercé par le piston, l'excentrique 329 peut ainsi tourner toute seule sur elle-même et ne pas s'opposer à la rotation.

Il est donc implicite que l'ouverture 320 soit placée à une distance par rapport à la première (pour le premier cas) ou la deuxième (pour le deuxième cas) position longitudinale par défaut XI, X2 qui soit inférieure au diamètre maximale de l'excentrique, afin d'assurer une mise en butée lors de la rotation. Autrement, il y a risque de rotation à vide en permanence.

Ce mode de réalisation permet de contrôler l'état d'usure quasiment en continu.

Compléments

Un bouchon 400 est avantageusement prévu pour boucher de façon étanche l'ouverture 310. L'utilisation d'un bouchon 400 est nécessaire dès lors que le pion 320 se retire de l'ouverture pour être stockée à un autre endroit du moteur. Dans un mode de réalisation, un filetage interne est prévu dans l'ouverture 310 pour coopérer avec un filetage externe du bouchon.

Dans les modes de réalisation où le pion 320 ne se retire pas, la fonction bouchon peut être remplie par la tête 322.

La tête 322 est préférablement de diamètre supérieur à l'ouverture, de façon à faire butée ou au moins butée de secours, pour empêcher que le pion 320 ne pénètre entièrement dans le volume V. Les variantes où d'autres butées sont prévues (voir butée 332 de la figure 10) peuvent faire exception, même si une telle tête reste possible (non représentée sur ladite figure).

Dans les modes de réalisations ou les variantes décrites précédemment, le pion 320 se situe dans la chambre de poussée 206 ou la chambre sèche 207.

En référence à la figure 13 (illustrant la variante « tout ou rien »), il est possible que le piston de frein 220 prévoie un évidement 342 sur la surface de contact 221, ledit évidement s'étendant radialement afin de pouvoir recevoir le pion 320.

Les variantes du premier mode de réalisation (avec translation radiale du pion 320 pour obtenir la mesure) sont applicables d'une façon similaire. En fonction de l'emplacement longitudinal relatif entre l'évidement 342 et l'ouverture 310, la première distance dl peut correspondre au pion 320 en butée contre la surface de contact 221 ou bien au pion 320 à l'intérieur de l'évidement 342, voire en contact au fond de celui-ci.

Les variantes du second mode de réalisation (avec rotation du pion 320) sont aussi applicables d'une façon similaire : la butée suite à la rotation de l'excentrique 328 se fait alors sur une surface de l'évidement 342.

Lorsque le pion 320 est amovible, un logement 350 (voir mode de réalisation des figures 14, 15 et 16) est avantageusement prévu sur le système ou le moteur pour l'accueillir lorsqu'il est inséré dans l'ouverture 320. Ce logement peut prendre la forme d'une cavité de forme complémentaire au pion 320.

Il est également avantageux de mettre le bouchon 400 dans l'ouverture 320, lorsque la tige est retirée de l'ouverture 320.

Dans le cas où la tige 321 du pion 320 débouche dans la chambre sous pression d'huile 206, il est intéressant de prévoir une étanchéité au niveau de la tige 321, notamment lorsque le pion 320 n'est pas amovible. Les figures 7 à 11, 17 et 18 illustrent notamment un joint 325 disposé autour de la tige 321 pour assurer l'étanchéité avec l'orifice 310. Comme illustré en figure 6, le joint 325 peut alternativement être disposé dans une rainure sur la paroi interne de l'orifice 310.

De plus dans ce genre de montage, il est préférable d'effectuer la mesure avec l'orifice 310 en position haute, pour éviter des fuites d'huile lors de l'insertion de la tige. La mesure pouvant s'effectuer sur la machine à l'arrêt, il est donc préférable de fixer le moteur à la machine avec cet orifice sur le haut.

La figure 19 illustre un mode de réalisation particulier d'un pion 310 qui comprend le bouchon 400 à l'extrémité opposé de la tige 321. Cette même pièce remplit la fonction du pion 320 tel que décrit précédemment lorsque la tige 321 est insérée dans l'orifice 310 et remplit la fonction de bouchon 400 tel que décrit précédemment lorsque le bouchon 400 est inséré dans l'orifice 310. On parle alors de pion « réversible ». La tête 322 est typiquement disposée entre les deux, pour faciliter la préhension et aussi faire butée, ainsi que cela a été décrit précédemment. La figure 17 illustre ce même pion 310, avec un joint 325 autour de la tige 321.

La figure 18 illustre la mise en situation du pion 310 de la figure 19.

Ce mode de réalisation permet d'éviter de perdre le pion 310 ou le bouchon 400, puisque le pion 310 et le bouchon 400 sont quasiment tout le temps solidaire du système de frein (sauf lorsqu'un opérateur les a dans la main).

Moteurs pouvant être équipés

Un moteur tel que présenté en introduction (voir figure 1) peut être implémenté avec l'invention. On parle de moteur avec frein arrière. L'ouverture 310 et le pion 320 sont logés dans le couvercle 202 (figures 14, 15qui est situé en extrémité interne de l'arbre 120.

Ce moteur comprend en outre le logement 350 logé dans le couvercle 202 (figure 16). Ce logement 350 est situé à un autre azimut dans le couvercle, par rapport à l'orifice 310. Longitudinalement, il est plus près du distributeur 112, afin de ne pas déboucher dans la chambre de pression 206.

Ce mode de réalisation est avantageux car le pion 320 peut se loger dans le moteur, ce qui réduit le risque de perte du pion .

Lors de la mesure de l'usure, il suffit de retirer le bouchon 400 de l'orifice 310, retirer la pion 320 de son logement 350, l'insérer dans l'orifice de mesure 310 et faire la mesure, puis de remettre le pion 320 dans son logement 350 et de refermer l'orifice 310 par le bouchon 400.

En outre, du fait de l'emplacement radial de l'ouverture 310 dans le couvercle 202, un moteur dont le système de frein 200 n'est pas accessible longitudinalement peut être équipé. C'est par exemple le cas des moteurs avec frein inter-palier, représentés en figure 18.

Dans ce moteur, le système de frein est logé entre deux jeux de paliers 114, 115 en vis-à-vis et espacés longitudinalement, ce qui rend le système de frein inaccessible longitudinalement, puisque de chaque côté se trouve un jeu de palier 114 ou 115.

Procédé de mesure

Le système décrit ici permet de mettre en œuvre des procédés de mesure de l'usure des freins.

Le procédé comprend dans une étape le déplacement du pion 320 dans l'orifice 320 en translation ou en rotation, selon les modes de réalisation et/ou les variantes, jusqu'à une mise en butée. Une fois la butée effectuée, la mesure est relevée et l'information sur l'usure des freins peut être déduite.

Des étapes de retrait du bouchon 400, de retrait du pion 320 de son logement 250 peuvent être aussi mises en œuvre.

Claims (10)

1. Revendications

   1. Moteur hydraulique à pistons radiaux, comprenant un système de frein (200) comprenant : - un couvercle de frein (202) définissant un volume (V), - un piston de frein (220), logé à l'intérieur du volume et mobile en translation selon un axe longitudinal (X), - des disques de freins (225), solidaires dudit piston de frein (225) en translation longitudinale, le système de frein étant caractérisé en ce que le couvercle de frein (202) comprend une ouverture (310) orientée radialement et débouchant à l'intérieur du volume (V) de sorte qu'un pion (320) peut être inséré dans ladite ouverture (310) pour connaître la position longitudinale (X) dudit piston de frein (220), dans lequel le système de frein comprend des moyen de rappels (208) configurés pour maintenir le piston de frein (220) selon une première position longitudinale par défaut (XI) et selon au moins une seconde position longitudinale par défaut (X2) en fonction de l'usure des disques (225), lesdites positions définissant une course d'usure (L) du piston de frein, le système de frein comprenant en outre un pion (320) configuré pour être inséré radialement dans l'ouverture radiale (310) et dont la position de l'insertion radiale dépend de la position longitudinale du piston de frein (220), dans lequel le pion (320) est configuré pour s'étendre radialement à l'intérieur du volume (V) : selon une première distance radiale (dl) lorsque le piston de frein (220) est en première position longitudinale (XI), selon au moins une deuxième distance radiale (d2), strictement différente de la première distance (dl), lorsque le piston de frein (220) est en au moins une deuxième position longitudinale (X2), ladite deuxième distance radiale (d2) permettant de connaître la position longitudinale du piston de frein (220) et d'obtenir une information relative à l'usure des disques (225) et, dans lequel au moins une des deux distances radiales (dl, d2) est définie par une mise en butée radiale du pion (320) sur le piston de frein (220).
2. 2. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon la revendication précédente, dans lequel : - le pion (320) comprend une tige (324) étagée, dont chaque étage (324a, 324b, 324c, ...) peut venir en butée radialement sur le piston de frein (220), de sorte que plusieurs deuxièmes distances radiales (d2) peuvent être mesurées en fonction de la position longitudinale du piston de frein (220), et que différentes valeurs d'usure peuvent être relevées), et/ou - le piston de frein (220) comprend un chanfrein (344) en extrémité d'une surface de contact (221), ledit chanfrein (344) définissant une surface de butée radiale pour ledit pion (320), de sorte que plusieurs deuxièmes distances radiales (d2) peuvent être mesurées en fonction de la position longitudinale du piston de frein (220), et/ou - le pion comprend une tige 321 avec une extrémité biseautée (328).
3. 3. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pion (320) comprend des moyens de rappel (330) en contact avec le couvercle (202) et destinés à maintenir le pion (320) dans une position où il n'empêche aucune translation longitudinale du piston de frein (220), et configurés pour permettre un déplacement dudit pion vers l'intérieur du volume (V) sous l'effet d'un effort, ou le pion (320) comprend des moyens de rappel (340) en contact avec le couvercle (202) est destinés à maintenir le pion (320) dans le volume (V), et le piston de frein (220) comprend une surface chanfreinée, de sorte que la translation radiale du pion (320) est provoquée mécaniquement grâce à la surface chanfreinée par la translation longitudinale du piston de frein (220).
4. 4. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit volume (V) est scindé par le piston de frein (220) en une chambre de pression (206) et une chambre dite sèche (207), dans lequel la chambre sèche (207) reçoit des moyens de rappels (208) pour recevoir de l'huile sous pression pour déplacer en translation le piston de frein (220) et dans lequel la chambre de pression (206) est configurée pour recevoir de l'huile sous pression qui déplace le piston de frein (220) en sens longitudinal opposé.
5. 5. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon la revendication 4, dans lequel l'ouverture radiale (300) du couvercle (202) débouche dans la chambre de poussée (206).
6. 6. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon la revendication 4, dans lequel l'ouverture radiale (300) du couvercle (202) débouche dans la chambre sèche (207).
7. 7. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le piston de frein (220) comprend sur une surface de contact (221) un évidement (342), s'étendant radialement, apte à recevoir le pion (320).
8. 8. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le pion (320) est amovible et dans lequel le couvercle (202) comprend un logement (250) adapté pour maintenir le pion (320) fixement audit système.
9. 9. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : -un carter (104), - un arbre (120) s'étendant selon la direction longitudinale (X) configuré pour transmettre du couple généré par ledit moteur, ledit arbre comprenant : - une extrémité externe (124) destiné à la prise de couple, et - une extrémité interne (126), dans lequel l'extrémité interne (124) comprend des disques de frein (125) intercalés entre les disques de frein (225) du piston de frein (220).
10. 10. Moteur hydraulique à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend : - un couvercle de palier (103), - deux jeux paliers (114, 115) espacés longitudinalement, pour permettre la rotation relative entre l'arbre et le carter, chaque jeu de paliers s'étend radialement entre l'arbre (120) et le couvercle de palier (103), - un système de frein (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, disposé longitudinalement entre les deux jeux de paliers (114, 155), - un arbre (120) s'étendant selon la direction longitudinale (X) configuré pour transmettre du couple généré par ledit moteur, ledit arbre comprenant des disques de frein (125) intercalés entre les disques de frein (225) du piston de frein (220).