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M E M O I R E D E S C R I P T I F dépose à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION PERPECTIONNEMENTS A LA CONSTRUCTION DES FREINS
Cette invention est relative aux freins pour arrêter le mouvement d'un élément rotatif, et plus particulièrement à un frein dans lequel la force de freinage est dérivée de l'énergie cinétique d'une partie en mouvement.
Jusque ce jour, les freins actionnés à la main du type ordinaire à tambour, tels qu'ils sont communément montés sur les automobiles, remorques et autres véhicules similaires, ont été construits avec des revêtements en tissu ou autre matière non métallique en raison des coefficients de frotte- ment relativement élevés de ces revêtements et de la puissan- ce limitée disponible pour serrer les freins. Ces freins nécessitent un réglage et un regarnissage fréquents, paroe que les matières de reVêtement/en tissu se détériorent très
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rapidement sous l'effet de la chaleur -et de l'usure inhérente à l'emploi ordinaire sur les véhicules automo- biles et applications analogues.
Cette difficulté est éprouvée particulièrement.dans le cas de camions, remor- ques et omnibus lourds, et aussi de voitures à passagers dans les régions montagneuses . Ces difficultés peuvent être prévenues en ménageant des garnitures métalliques de freins, mais par suite des faibles coefficients de frot tement de ces matières, de plus grandes forces de freina- ge sont nécessaires. DE l'air et d'autres agents d'ac- tionnement fluides sont fréquemment prévus pour fournir les forces de freinage nécessaires. Les freins à air, toutefois, nécessitent l'emploi d'un équipement addition- nel de commande et doivent être réglés fréquemment pour fonctionner convenablement.
De plus, il n'est pas possible d'obtenir une commande variable précise pour les freins à commande par fluide et il n'est pas nommode de monter ces freins sur les roues avant ou directrices des véhicules .
L'objet général de la présente invention est par conséquent de remédier à ces difficultés en ménagent un frein ayant un moyen nouveau et perfectionné pour utiliser efficacement une partie de l'énergie cinétique disponible dans un véhicule en mouvement comme source de puissance 'de fanage, ledit moyen étant disposé pour être commandé électriquement et de maière variable d'un point éloigné
Un objet plus détaillé est de ménager, en combinaison avec une construction de frein du type ordinaire à tambour ' un nouveau moyen d'actionnement de -frein associé de manière compacte avec la tambour et comprenant un électro-aimant adaptél lorsqu'il est excité,
pour venir en engagement de frottement avec le tambour de facon à tourner avec lui et une connexion mécanique perfectionnée entre ledit électro-aimant et l'organe de freinage, de sorte que la force de freinage résultant de l'action de
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la. force vive du tambour sers. appliquée au frein avec un grand avantage mécanique et instantanément, quel que soit le sens de rotation 'du tambour.
Un autre objet est de créer un frein actionné par la force vive, du type à tambour ayant un dispositif de friction contrôlé électriquement pour appliquer le frein et une structure de montage perfectionnée pour enfermer les parties d'actionnement du frein, de façon à empêcher la boue. et l'eau de gêner les opérations de freinage lors- que le frein est appliqué à des roues de véhiculeo
Dans les dessins annexéa
La Fig.l est une vue partielle en coupe verticale d'une roue de véhicule munie d'un frein réalisant les ca- ractéristiques de l'invention ,
La Fig.2 est une élévation latérale du mécanisme. de frein représenté en Fig.1
La Figo3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig.
2,
La Fig.4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 1,
La Fig.5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig.2 .
Dans la forme de réalisation donnée à titre d'exemple de l'invention, représentée aux dessins,le frein perfec- tionné est représenté appliqué à une roue telle que cel- les communément montées sur les automobiles, remorques ou autres véhicules. Dans le cas actuel,la roue est repré- sentée comprenant une série de rais 10 fixés entre des brides 11 de la portion de moyeu 12 qui est montée de façon à pouvoir tourner sur l'extrémité extérieure d'un fixe essieu 13.
Dans ce but, la portion de moyen porte des , chemins de roulement à rouleaux 14 qui portent contre l'essieu en des points écartés, en supportant ainsi la roue, Un écrou de verrouillage 15,vissé, sur l'extrémité de l'essieu et portant contre De chemin de roulement
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extérieur, sert à maintenir la roue en position sur l'essieu. On remarquera que, dans le cas de roues mo- trices, telles que les roues arrière d'automobiles,les roues seraient fixées à l'essieu moteur .
Sur la face intérieure de la.roue est fixé,, -de façon à tourner avec elle, un tambour de frein 16 ouvert vers - l'intérieur, ayant une bride tournée vers l'intérieur 17, recevant le moyeu 12 et fixée en position par des boulons 18.. Un revêtement. 19 de matière convenable est fixé sur intérieure la surface périphériqueldu tambour par des vis 20 et forme une surface de freinage annulaire concentrique à l'axe du tambour.
Dans des buts qui vont maintenant apparaître,le tambour est de préférence fait en matière magnétique tel- le que de l'acier doux et possède une bride périphérique
21 formée sur son bord interne, La bride a une surface plane usinée 22 s'étendant perpendiculairement à l'axe -du. tambour.
Deux sabots de frein 23 de forme semi-circulaire sont montés à l'intérieur du tambour de frein et disposés pour être écartés l'un de 1T autre contre le revêtement 19 pourarrêter ou contrarier le mouvement de la roue .Bans le cas actuel,chaque sabot comprend une pièce coulée de section transversale en T ayant une nervure intérieure d renforcement 24 faisant corps avec une bride périphé- rique 25 qui constitue un support pour un recouvrement 26 dont la surface externe coopère avec le revêtement 19 lors du serrage du frein. Oe recouvrement et le revête- ment 19 sont de préférence formés en un métal résistant à la chaleur, tel que de l'acier,de façon à pouvoir résis- ter, pendant de longues périodes de temps à la chaleur dissipée et à l'usure consécutive au service usuel.
Des vis 27 servent à fixer les recouvrements sur les sabots de frein .
Comme représenté particulièrement en Fig.4, les sabots sont de longueur telle qu'ils ménagent des espa- ces entre leurs extrémités opposées dans lesquels
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espaces sont montées des cames d'écartement 28. On peut utiliser toute forme préférée de cames, celle représentée étant relativement courte et ayant des surfaces latérales planes et des extrémités arrondies.
Ces osâmes travaillent sur les faces opposées de joues 29 formées sur les extrémi- tés opposées des nervures de sabots 24, Ces cames, ainsi qu'on le remarquera, constituent un moyen d'écartement 'puis- sant, et deviennent efficaces pour écarter les sabots au moment où on les fait osciller dans un sens ou dans l'autre. pour maintenir les sabots contre les cames, en maintenant ainsi normalement le frein desserré lorsque les cames sont dans leur position inactive ( voir Fig.4),
deux paires de ressorts de tension 30 sont ménagés et travaillent entreles extrémités detourillons transversaux 31 des nervures 34. extrémité Comme moyen de fermeture pour l'exécution ouverte du tambour de frein et pour supporter les cames 28 et les sabots de fsein en position convenable,
un organe 32 est mon- té sur l'ession 13 et sans possibilité de tourner. L'organe 32 ejt une pièce coulée en forme de plaque circulaire l'on- forcée par des nervures s'étendant radialement et vers l'ex- térieu 35 et ayant une portion de moyeu 34 qui reçoit l'essicu 13 ot y est fixée par une clavette 35. Chaque ner- vure horizontale 33 a -Lui bossage 36 formé sur elle et percé pour recevoir un boulon à tête 37 qui s'étend à travers un logement débouchant vers l'intérieur 38 formé dans la, nervu- re 24 de chaque sabot de frein.
Des écrous 39, montés sur les extrémités extérieures filetées des boulons,peuvent être réglés de façon à amener le sabot de frein en aligne- ment avec le revêtement de frein 19.
Dans un bossage perforé 40 de la nervureevertioale inférieure 33 est tourillonné parallèlement à l'axe du tambour un arbre oscillant 41 sur l'extrémité intérieure duquel est formée la came d'écartement inférieure 28. Un bras de manivelle 42 est fixé sur l'autre extrémité de l'arbre oscillant, extérieurement à l'organe d'enveloppe- ment 32.
Un arbre oscillant semblable 43 portant la. came
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d'écartement supérieure sur son extrémité intérieure est monté dans un bossage 44 le la nervure supérieure 33 et est muni à son extrémité extérieurs, d'un bras de manivel- le 45 On voit que lorsque l'un ou l'autre des bras 42 ou ''45 oscille dans un sens ou dans l'autre, la came d'écar- tement correspondante 28 oscille pour écarter les sabots de frein vers l'extûrieur contre le revêtement 19,étant entendu. que, pendant le freinage par une came ou par 1' autre,
les sabots de freein pivoteront autour de l'autre came. Ainsi, on remarquera que les cames transmettront la puissance appliquée aux bras de manivelles aux sabots de frein avec un grand avantage mécanique et instantanément aussitôt qu'elles oscillent .
Dans la forme de réalisation actuelle, le bras 45 est destiné à être actionné à la main, et, à cet effet,il est articulé à une tige 46 allant à tout point désiré de commande. Ce moyen auxiliaire de commande de freinage serait probablement utilisé lorsque la présente construc- tion de frein serait appliquée aux roues arrière d'auto- mobiles,. où il est désirable de ménager un frein qui puis- se être actionné indépendamment du. frein au pied ordinaire,
On va maintenant décrire le moyen pour utiliser efficacement l'énergie cinétique du véhicule en mouvement comme source de puissance de freinage.
Ce moyen est opéra- toirement associé avec le bras de manivelle 42 et comprend d'une manière générale un embrayage électromagnétique, dont l'organe moteur est le tambour de frein et dont l'or- gane commandé a une connexion mécanique positive avec l'ex trémité libre du bras de manivelle 42 et est disposé pour s'attacher au tambour, et à tourner avec lui pour action- ner la came d'écartement. pour que l'organe commandé de l'embrayage puisse cesser de tourner après que les sabots de frein ont été écartés mais continue toujours a. mainte- nir les .sabots en position d'application des freins, on utilise un embrayage du type à friction.
Cet embrayage
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comprend la bride 21 sur le tambour de frein et mi noyau magnétique mobile en forme do couronne annulaire 47 ayant une face usinée 48 ménageant une large surface de frottement coopérant avec la surface 22 de la bride.
Cette couronne est destinée à être appliquée contre la bride de manière unifor- me en tous points au' moyen d'un flux magnétique créé autour de la couronne, lequel flux agit sur la 'bride 21 comme ar- mature, et cette attraction amène la couronne à se déplacer contre les brides. 4 cet effet, un logement annulaire 49 est formé dans la face de la couronne et contient un enrou-. lement de fil 50 au moyen duquel le flux autour de la couron- ne peut être créé. Le nombre do tours de l'enroulement sera déterminé en général par le, source de courant d'excitation, disponible sur le véhicule.
Il est évident que la force tendant à faire tourner la couronne par l'action de force vive du tambour sera proportionnelle à l'étendue- des sur- faces de friction et à la force du flux magnétique créé par l'excitation de l'enroulement. Ainsi,deux variables peuvent être augmentées avec l'arrangement actuel,de sorte que,pra- tiquement ,l'énergie cinétique du véhicule en mouvement constitue une source illimitée de puissance de freinage.
Pour supporter la couronne magnétique pour son mouve- ment axial relativement au tambour,Isolément de support 32 est formé avec un épaulement annulaire 51 s'étendant paral- 'lélement à l'axe du tambour.Le diamètre de l'épaulement est tel que 1'épaulement sera reçu à l'intérieur de la cou- à ronne, en la supportant ainsi coulisse en position centrée;, Ainsi, après excitation de la bobine 50, l'attraction ma- gnétique entre la bride 21 et la :
couronne 47 forcera la face de la rourone à êtreamenée en engagement de friction avec le surface usinée de le. bride en s'attachant ainsi fermement au tambour pour tourner avec lui. Le mouvement de la couronne est transmis à la. manivelle 42 comme on le verra plus loin .
Un moyen est ménagé pour enfermer l'aimant,de façon à empêcher la boue et l'eau de s'engager entre les surfaces
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de friction 22 et 48 et de gêner le fonctionnement de l'embrayage. ce moyen comporte une enveloppe annulai- re en forme de prolongement 52 sur l'organe de support
32 au bord de l'épaulement 51 et ayabt une portion munie d'un rebord 53,en saillie sur et au. delà de la bride 21 adjacente à son bord périphérique . Une surface dévia- trioe inclinée 54 est formée sur la bride, pour aider à empêcher l'eau de pénétrer dans l'enveloppe par l'espace existant entre les brides 21 et 53.
Les boulons 55 se vissant dans les bossages 56 dé l'enveloppe servent à maintenir la couronne magnétique 47 à proximité étroite de la bride 21, empêchant ainsi la couronne de se lier sur son montage
La connexion mécanique entre la couronne 47 et le ¯bras de manivelle 42 comporte un goujon 57 convenable vissé dans la couronne 47 et s'étendant parallèlement l'axe de la couronne par une fente arquée 58 formée dans l'enveloppe 52. Sur le goujon., extéerieuement à Il' enveloppe,, est articulée¯ une bielle 59, de façon à permettre le mouvement axial du goujon avec la couronne 47, l'autre extrémité de la bielle s'étend dans la por- tion extrême bifurquée'du bras de manivelle 42 et lui est articulée par un axe 60.
Le goujon 57 est de préfé- rence monté sur la couronne 47 de sorte que la force appliquée au bras 42 agira perpendiculairement à lui, pour qu'un bras de levier de longueur maxima soit ob- tenu pour l'application de la force de freingage, 11 est évident qu'un bras de manivelle 42 de toute lon- gueur préférée peut être utilisé et que la longueur de bras de manivelle détermine la position bu goujon sur la couronne magnétique .
-Pour empêcher les corps étrangers de s'introduire dans la structure de frein par la fente 58, une plaque plane allongée 61 est disposée à l'intérieur de l'en- veloppe 52 et estmaineeune êlastiquement contre la surface plane interne d'un bossage entourent la fente 58 par un ressort 62( yoir Fig.5 ) Qui entoure un
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axe 63 monte dans l'enveloppe 52 et agit - entre la surface externe de le.
portion d'enveloppe 52 et l'extrémité exté rieure, pourvue d'une tête, de l'axe. Le goujon 57 s'étend à travers un trou de le plaque 61, dé sorte qu'il déplace la plaque avec la couronne 47, ce mouvement de la plaque étant permis par une fente allongée 64 de la plaque 61 dans' laquelle passe l'axe de support 53.
On voit que la portion non fendue de la plaque 61 ferme complètement la fente 58, quelle que soit la position du goujon 57, Les longueurs Ses fentes 58 et 64 sont telles qu'elles permettent le mouvement de la:. couronne magnétique dans un sens ou dans .l'autre, le- quel est nécessaire pour appliquer le frein, même après que les cames et .les garnitures de frein sont très usées.,
En se référant à la Fig.3 l'enroulement d'aimant 50 peut être excité par une source d'électricité telle qu'une bat- terie d'accumulateurs 65,
et l'application de ce courant peut être commandée à la main ou automatiquement par un rhéostat couvenable indiqué schématiquement par 66. Cette arrivée de courant est reliée, à deux conducteurs 67 dont chacun s'étend dans un chapeau creux 68 obturant une ou- verture 69 formée également dans l'enveloppe, Dans le cha- peau sont Montés deux doigts de contact isolés 70,
qui sont appuyés vers l'intérieur par des ressorts de compression 71 eu engagement avec des bandes de contact 72 qui sont re- liées respectivement avec les extrémités de la bobine magnétique. Les ressorts 71 agissent aussi pour repousser élastiquement la couronne magnétique 47 vers la bride 21.
Les bandes sont montées sur un bloc isolant 73 fixé à la couronne 47 et sont de longueur suffisante pour permettre le mouvement de la couronne .
En supposant que la roue de véhicule soit en mouvement et que les parties soient en position inactive,comme représente aux dessins, l'application du frein est effec- 'tuée comme suit: le conducteur du véhicule agit sur le bras du commutateur du rhéostat pour exciter l'aimant 50, le flux magnétique ainsi farté agissant sur la bride
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tournante 21 comme armature.Ceci amené la couronne 47 à être attirée en engagement de friction avec la bride defa- con à tourner avec elle. ce mouvement de rotation de la cou- ronne fait osciller le bras 42, faisant tourner ainsi la ca- ma inférieure 28 pour écarter les sabots à l'intérieur du tambour.
Une partie de l'énergie cinétique du. véhicule en mouvement est ainsi utilisée pour appuyer les sa.bots contre la garniture 19. Lorsque la réaction de la garniture 19 sur les sabots de frein est suffisante pour surmonter la fric- tion qui tend à maintenir la couronne contre la bride 21, la. couronne glissera relativement au tambour et sera arrêter en position d'application de frein, tandis que le tambour continue à tourner jusqu'à ce que le mouvement de la roue ait été arrêté. Les trains restent appliqués tant que l'ai- mant est-excité. Par conséquent, pour desserrer les freins, on coupe le circuit d'excitation, après quoi la pression sur les sabots sera enlevée:, et Les parties pourront reve- nir à la position de desserrage de frein, sous l'action des ressorts 30.
On remarquera que le, force de friction tendant à maintenir la couronne magnétique contre le tambour, en déterminant ainsi la quantité de puissance appliquée aux sabots de frein, sera directement proportionnelle à la quantité de courant qui circule dans l'électro-aiment. Ce courant peut être convenablement réglé par l'utilisation /soit de tout rhéostat connu, qui peut être commandé à la main, soit automatiquement comme- on voudra. Avec une telle dis- position, par conséquent, l'action de freinage sur toutes les roues du. véhicule peut être égalisée .
Le frein électrique ainsi obtenu est extrêmement résistant et de construction peu coûteuse, puissant, efficace etsûr de fonctionnement. Par suite de la dispo- sition très compacte de ses pérîtes, le frein est parti- culièrement propre à être utilisé sur des roues de véhi- cules, spécialement sur les roues avant ou directrices des véhicules à quatre roues.
En disposant la surface de frot- tement à laquelle s'attache l'électro-aimant à une
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distance notable de lraxe de rotation du tambour, en dérive une force relativement grande de l'énergie cinétique du tambour rotatif, laquelle force est disponible sur le goujon 57. Le bras de levier pour l'apllication ,de cette force à la came d'écartement est encore augmenté en ména- geant un brus de manivelle relativement long 42.
Cet avan- tage est obtenu en montant à pivot le bras de manivelle sur un axe disposé à l'intérieur du cercle dont le rayon est mesuré par le, distance radiale entre l'axee du tambour rotatif et le point d'attache entre le tambour et l'élec- tro-aimant. Avec la présente connexion multiplicatrice, par conséquent, une force de freinage énorme peut être obtenue avec un nombre de tours relativement faibles sur l'électro- aiment, ainsi que par des courants excitateurs relativement faibles dans l'enroulement . Cette force permet l'utilisa- tion de matières métalliques de garniture ,capa'bles de résister à l'usure ordinaire, sans détérioration apprécia- ble.
De plus, en ménageant un moyen d'actionnement, ayant une amplitude de mouvement considérablement plus grande, ce que/ne serait possible dans le cas de freins à commande à main, tout flottement résultant de l'usure des parties sera repris à chaque fonctionnement du frein. Un réglage fréquent des parties actives est ainsi empêché.
'REVENDICATIONS
1. Une construction de frein pour roue de véhicule, dans laquelle la force vive du véhicule est utilisée pour déplacer un moyen de freinage en contact avec un tambour de frein, cette utilisation étant effectuée par une paire d'éléments de friction annulaires attirés magnétiquement, dont l'un est disposé pour tourner avec la roue et l'autre est relié à l'extrémité libre d'un bras de manivelle por- té par un arbre oscillant, s'étendant parallèlement à l'axe du tambour de frein dont il est écarté, et qui, par son mouvement,détermine l'application du moyen de freinage,