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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements aux freins à mâchoires flottantes
La présente invention se rapporte à des freins, plus particulièrement à des freins du type à expansion interne. En général, les freins pour arrêter les vé- hicules à moteur comprennent un tambour qui est fixé à une roue ou à l'arbre de transmission et un organe fixe attaché indirectement au corps du véhicule, et qui est garni d'un corps de friction disposé de façon à venir en contact avec le tambour lorsqu'on désire ralentir ou arrêter le tambour et le véhicule.
Les organes de frottement fixes appartiennent à deux types dont l'un est le ruban flexible et l'autre le sabot rigide. Le ruban qui est suffisamment flexible est amené en contact avec le tambour par flexion, sous des charges relativement faibles par rapport à la charge maximum que l'opérateur peut appliquer.
Les sabots de frein sont en général aussi rigides que possible, et pivotent habituellement autour d'un
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point fixe attaché au corps du véhicule. On les amène en contact avec le tambour par une faible rotation autour de leur pivot. Les deux types ci- dessus ont des limites d'emploi définies. Le ruban se prête plus commodément à l'application sur l'ex- térieur du tambour où il se trouve exposé aux intem- péries et accumule la boue et la saleté. Ceci et d'autres raisons encore ont fait que les ingénieurs ont donné la préférence aux freins à serrage interne qui peuvent être détendus vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le tambour plutôt qu'aux freins extérieurs que l'on contracte sur le tambour.
Un but important de l'invention est de perfection- ner le dernier type indiqué en réduisant de façon prati- que le nombre des organes et en simplifiant la. structure des différentes pièces qui composent l'ensemble.
Un but de l'invention est aussi d'arriver à donner un fonctionnement doux du frein dans toutes les conditions, et d'éviter des conditions anormales qui donneraient par exemple un excès de sensibilité et de broutage.
Un autre but encore de l'invention est de donner un sabot de frein qui soit beaucoup plus effectif que ceux que l'on a utilisé jusqu'à présent.
Un autre but encore est d'empêcher que le frein ne fasse un bruit de cliquetis lorsqu'on l'applique.
L'invention a aussi pour but de donner un dispo- sitif de centrage dans lequel le placement du sabot se fasse par l'action du tambour et par frottement.
Un autre but aussi de l'invention est de donner une butée fixe simplifiée pour retenir les sabots en contact de frottement dans le plateau de frein.
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Un autre but aussi de l'invention est de donner un ancrage simplifié pour les sabots, par exemple un ancrage unique, disposé de façon à ancrer de façon effective les organes de friction et les maintenir é- loignés du tambour de frein.
Un autre objet encore de l'invention est une structure de frein ayant un organe de commande auquel est relié un câble de commande et des moyens associés avec l'organe de commande pour tendre le câble.
Une caractéristique importante de l'invention est un ancrage unique non réglable, d'une structure particu- lière, disposé de manière à ancrer de façon effective les organes de friction et à supprimer toute possibilité de cliquetis lorsque les organes de friction sont amenés à la position de fonctionnement.
Une caractéristique principale de l'invention est aussi de donner une structure de frein ayant un organe de friction et un organe de commande flottant pour ledit organe de friction commandé par un câble et des moyens de relier l'organe de commande à l'organe de friction afin de rattraper le jeu du câble de commande.
Un autre but aussi est de donner une came à action égale pour un frein du type duo-servo dans lequel chaque extrémité du groupe de sabots peut servir d'extrémité d'ancrage ou d'extrémité d'application.
Cependant, un autre but encore de l'invention est de donner des moyens simplifiés de commande comportant relativement peu de pièces, de montage facile et rapide.
Une caractéristique importante de l'invention est de donner un ancrage unique et non réglable pour un certain nombre de sabots flottants du type servo qui sont articulés ensemble.
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Un autre but aussi de l'invention réside en un sabot souple se distinguant ainsi du sabot rigide ou du ruban.
Un autre but aussi de l'invention est de donner une came et un levier de commande en une seule pièce disposés de façon à éliminer le choc en retour de la came, et à répartir l'effort entre les organes de freinage.
Une autre caractéristique aussi de l'invention est de donner une commande comportant un câble de com- mande agissant par traction directe sur le lèvier de commande, et des moyens associés avec ces organes, com- prenant une rampe et une nouvelle manière de fixer le câble sur le plateau de frein.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en un ressort de compression qui soit disposé de façon à donner une assise convenable et ferme au sabot.
L'invention consiste aussi à donner des moyens comportant un ressort de déséquilibrage empêchant le cliquetis des freins au moment du freinage.
L'invention a aussi pour but de donner un dis- positif de centrage à frottement, à réglage automatique, afin de compenser l'usure de la garniture des sabots.
D'autres buts et caractéristiques de l'invention apparaitront de la description qui suit qui a été établie en se référant au dessin dans lequel:
La Figure 1 est une élévation latérale d'un frein comportant l'invention;
La Figure 2 est une vue en perspective de la came et du levier de commande combinés;
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La Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Figure 1;
La Figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la Figure 1;
La Figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la Figure 1;
La Figure 6 est une élévation latérale agrandie d'un des sabots de frein;
La Figure 7 est une vue en coupe le long de la ligne 7-7 de la Figure 1;
La Figure 8 est une vue en perspective de l'agrafe qui fixe le câble de commande au plateau de frein, @
La Figure 9 est une représentation schématique de la came à action égale.
La Figure 10 est une vue en coupe verticale prise juste en arrière de la tête du tambour, repré- sentant les organes de friction en élévation latérale et montrant l'invention telle qu'on la réalise;
La Figure 11 est une vue en coupe suivant la ligne 11-11 de la Figure 10, et
La Figure 12 est une vue en détail agrandie montrant l'ancrage et la relation des organes de friction et de l'organe de commande par rapport à lui.
Nous référant au dessin, pour plus de détails de l'invention: 10 représente un essieu de véhicule auto- mobile comportant une fusée 11, sur laquelle se trouve montée de façon tourillonnante une roue 12. La roue 12,, comporte monté sur elle par des boulons 15 un tambour de frein 14. Un plateau de frein 15 fixé convenablement à une bride de la fusée 11 est placé dans l'ouverture du tambour 14. Sur le plateau de frein se trouve un ancrage
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unique non réglable 16. Cet ancrage est une des carac- téristiques principales de l'invention. Comme on l'a montré, l'ancrage est rivé sur le plateau de frein qui est renforcé de façon à pouvoir supporter la charge de freinage par une plaque de renfort 17 qui se trouve soudée par points ou autrement sur le plateau de frein.
L'ancrage en résultant est très fort et très- rigide. On peut remarquer que le porte-à-faux de l'ancrage a été sensiblement réduit. Ce résultat réduit davantage.les efforts de flexion supportés par les plateaux de frein.
Cette structure permet d'économiser considérablement la matière par rapport aux divers types d'ancrage qu'on a employés jusqu'à présent.
Placé sur l'ancrage 16, se trouve un organe de commande en une pièce 18 qui est relié de façon conve- nable à un câble de commande 19, auquel on se référera plus loin. L'organe 18 tourillonne sur l'ancrage 16 et se meut circonférentiellement sur ce dernier. Ainsi qu'il est montré, ledit organe comporte une partie formant corps, arquée 20, à laquelle on se référera plus loin comme étant le levier, qui, à une extrémité, est munie d'un crochet
21, pour recevoir un maillon convenable 22, fixé au câble de commande 19.
L'autre extrémité est fourchue ainsi qu'il est indiqué en 23 de façon à chevaucher sur l'ancrage 16 et les extrémités bifurquées sont coudées à angle droit par rapport à la partie formant corps, afin de donner une came d'un genre'nouveau 24 pour écarter les sabots primaire et secondaire.
Le plateau 15 est pourvu d'un certain nombre de surfaces portantes espacées 25 sur lesquelles sont rivés .les sabots primaire et secondaire 26 et 27 qui sont main- tenus en engagement de frottement avec des surfaces de
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frottement par des petits ressorts de compression 28 auxquels on se/référera plus loin, comme étant des appuis constants.
Ainsi qu'il est montré, les sabots sont reliés à leurs extrémités articulées par une vis de réglage conve- nable 28 et un ressort de tension 30, les autres extrémités des sabots sont munies d'épaulements arrondis 31 et 32 dis- posés de manière à venir s'engager avec les côtés respectifs de la came 24, qui est venue d'une pièce avec le levier 20, contre laquelle ils sont normalement maintenus par la tension d'un ressort 33 auquel on se référera par la suite comme étant le ressort de rappel, et qui est attaché entre les sabots. Une plaquette guide 34, placée sur l'ancrage et fixée de façon inamovible, coopére avec le levier afin d'em- pêcher que les sabots ne se mettent hors d'alignement avec la came. Un ressort non équilibré 35 se trouve entre l'an- crage 16 et le sabot secondaire.
Ce ressort est incorporé de façon à empêcher que le frein ne cliquète lorsqu'on le fait fonctionner. Pour faire'fonctionner le frein, on écarte les extrémités des sabots ce qui fait que l'une ou l'autre des deux extrémités doit quitter l'ancrage. Aussitôt qu'il y a contact entre les sabots et le tambour, ce dernier entraîne les sabots jusqu'à ce qu'il y ait contact avec l'ancrage.
Ceci pourrait avoir pour résultat un cliquetis désagréable.
Dans la structure actuelle, on a éliminé le cliquetis en empêchant que les sabots ne quittent l'ancrage.
Le ressort non équilibré maintient le sabot auquel il est attaché contre l'ancrage et fait que lorsque la came se déplace de façon à écarter les sabots, c'est l'autre sabot qui s'éloigne. Lorsque le sens de rotation est tel que le sabot maintenu par le ressort est un sabot secondaire, il reste constamment en contact avec l'ancrage et il ne se
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produit pas de cliquetis.
Lorsque la direction de rotation est telle que le sabot maintenu par le ressort est un-sabot primaire, c'est cependant l'autre sabot qui se déplace le premier, ainsi qu'il a été indiqué auparavant, jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec le tambour lorsqu'il y a un frottement suffisant entre le tambour et le sabot, afin de surmonter la charge du ressort non équilibré, le sabot qui se déplace en pre- mier retourne contre son ancrage et la came poursuivant son mouvement cause le déplacement du sabot maintenu par ressort. 'Il n'y a cependant pas de cliquetis lorsque le sabot non maintenu par ressort est rappelé contre son ancrage.
Ceci est dû à ce que la direction du mouvement du sabot n'est pas entièrement circonfé- tentielle, mais seulement en partie circonférentielle, car la composante extérieure ou radiale dans la direction de l'application de la came, fait que l'extrémité du sabot glisse contre l'ancrage vers l'extérieur au lieu de le quitter tangentiellement. Lorsque le sabot vient en contact avec le tambour, il glisse alors en arrière sur l'ancrage et le fait d'une façon silen- cieuse.
Dans un frein à double action du type duo-servo, dans lequel l'une des deux extrémités du mécanisme de sabot peut servir d'extrémité d'ancrage ou bien d'extrémité d'application, et dans lequel.une came ou ,un moyen de commande est un levier agissant de façon à écarter les extrémités des sabots, le point d'articu- lation du levier peut être le point de contact de la came avec l'un ou l'autre sabot. Le levier comporte un point d'application et deux points de contact, l'un avec chaque sabot. Un de ces points est le point d'articulation, et l'autre le point de mouvement.
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Le rapport de came est le rapport de la distance entre le point d'application et le point d'articulation à la distance entre le point d'articu- lation et le point de mouvement.
En nous référant à la Figure 9, on verra que le point d'application est le point "A"; par suite, dans le freinage en marche avant, le point "B" est le point d'articulation et "C" le point de mouvement, tandis que dans le freinage en marche arrière "C" est le point d'articulation et "B" le point de mouvement.
Afin d'obtenir des rapports égaux dans les deux direc- tions,il est nécessaire que la distance A-B soit égale à la distance A-C. Ce±1 est pratiquement ce qui se trouve représenté.
Ainsi que représenté, les sabots de frein 26 et 27 sont interchangeables. Ils comportent une jante 56, une âme 37 et une garniture 38 pouvant venir en contact avec le tambour. On remarquera que l'âme 37 est munie à son extrémité d'articulation d'une encoche 39 recevant la vis de réglage 29, et à son épaulement d'une encoche 40 qui vient en contact avec l'ancrage 16. L'âme a une section qui va en diminuant graduellement, des ex- trémités vers le centre, pour que le sabot puisse se conformer au rayon du tambour.
Cette structure donne un fonctionnement doux, qui n'a jamais été jusqu'à présent obtenu. En réduisant partiellement la rigidité du sabot de telle façon que ce dernier bien que ne changeant pas de forme jusqu'à ce que le frein soit en contact'complet avec le tambour, le sabot peut être flexible sous l'influence de charges de freinage modérées jusqu'à une limite qui soit suffisante pour lui permettre de se conformer à la forme du tambour.
Un frottement excessif, par suite de contact
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local, ne peut s'établir, car même si le contact'local se forme initialement, avant que l'effort qui se forme- rait avec un tel contact pour un sabot rigide puisse s'é- tablir le sabot aura fléchi d'une faible quantité, c'est- à-dire de quelques centièmes de millimètres, et cette petite modification de forme aménera un contact complet entre le sabot et le tambour, sans qu'il y ait de chan- gement marqué dans la charge de freinage.
Le principe peut être appliqué avec avantage aux sabots qui se trouvent dans une longueur critique.
Un sabot entièrement rigide d'une longueur donnée est sûr pour un coefficient de frottement donné. Malheureusement, le coefficient de frottement est susceptible de varier et, s'il augmente, le frein est susceptible de brouter ou de se bloquer. Il est par conséquent visible que l'usage du sabot déformable peut servir à protéger le sabot formé de façon à être rendu sûr des mauvais effets résultant d'une augmentation de coefficient de frottement.
L'invention a surtout pour objet de permettre l'utilisation de sabot de plus grande longueur que les sabots rigides ou critiques. Des conditions théoriques prohibent l'usage de sabots ayant plus de 180 de déve- loppement, des considérations pratiques, surtout la né- cessité d'une quantité raisonnable de jeu à l'extrémité, réduisent encore cet angle à environ 165 . La possibilité d'augmenter la longueur de la garniture au delà de la limite pratique de 135 est cependant tout à fait favorable.
La plus grande longueur de la garniture donne une usure supplémentaire, et par suite augmente la période pendant laquelle le frein peut être utilisé sans qu'on ait besoin de remettre de garniture. De plus, elle permet l'usage d'un ancrage simple pour deux sabots flottants ou organe de freinage du type servo, articulés ensemble par biellette. Une telle jonction entre les sabots
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ne peut transmettre la poussée que sur sa longuéur et, à moins que la garniture ne puisse être davan- tage prolongée vers la biellette qu'il n'est possible à présent, un coincement se produit au talon du sabot primaire, car il n'y a aucun support'pour la composante de la poussée normale à la biellette.
Dans la présente invention, la garniture peut être prolongée assez loin sous la biellette afin d'empê- cher ce coincement. Le sabot souple possède aussi une plus grande efficacité que soit le sabot rigide soit le ruban qui couvre la même longueur d'arc. Il réduit aussi matériellement le rayage et le grincement du tambour.
Le sabot de frein en général consiste en une bride ou jante à laquelle se trouve attachée la garniture, et 'une âme qui lui donne la rigidité nécessaire. Les sabots actuellement en usage ont soit une âme très haute ou une âme de hauteur modérée avec une bride courte à son extrémité inférieure, afin d'augmenter sa rigidité. La rigidité peut être exprimée au mieux par rapport au moment d'inertie, puisque le fléchissement d'une charge donnée varie inversement au moment d'inertie. La hau- teur minimum d'un sabot souple en son centre doit être comprise entre un quart et la moitié d'un sabot rigide, et doit avoir au moins quatre fois la hauteur d'un ruban.
Exprimée,en fonction du diamètre du tambour, la hauteur de l'âme du sabot peut être environ de un sei- zième. Etant donné que le sabot doit se conformer au tambour, la rigidité du tambour joue un rôle important, et un rapport peut être établi¯entre les rigidités pro- prement dites du sabot et du tambour. Le tambour habi- tuellement est muni d'une partie dorsale disposée de façon à être fixée à la roue d'un véhicule et la partie cylin-
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drique à proximité de celle-ci est naturellement très rigide. L'extérieur du cylindre, cependant, est le facteur déterminant. On le renforce généra- lement par une bride qui bien entendu est moins rigide que la partie intérieure.
Le sabot souple doit avoir une âme d'une hauteur approximativement égale à celle de la bride du tambour, mais de faibles variations peuvent être tolérées.
Un repos fixe 28 forme un support d'un nouveau genre pour les sabots. Ainsi qu'il est montrée le repos fixe comporte un ressort de compression ayant une extrémité reposant sur l'âme du sabot, et son autre extrémité se terminant en une tige 40 qui passe à tra- vers les spires du ressort, puis à travers une ouver- ture de l'âme pour de là traverser une ouverture du plateau de frein étant c@u@bée en forme de crochet 41, . qui s'engage dans un décrochement 42 du plateau de frein.
Cette structure forme un moyen très simple et très efficace de maintenir en place les sabots sur le plateau de frein. Les sabots sont maintenus contre le plateau de frein entre des ressorts de compression, et il y a frottement au point de contact entre les sabots et le plateau de frein, par suite de la charge du ressort. Ce frottement empêche le mouvement des sabots pour une faible charge lors du desserrage du frein. Après application des freins,le ressort principal de rappel maintient le sabot contre l'ancrage tandis que le tambour, lorsqu'il n'est plus soumis à la charge de freinage passe de sa forme distordue à sa forme normale, et chasse le sabot hors de son contact.
A cet effe, on doit noter que bien qu'on utilise un ressort non équilibré, ce dernier est appliqué de telle façon qu'il n'exerce sur les sabots
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@ aucun mouvement qui tendrait à modifier leur position.
La rampe 43 se trouve placée sur le plateau de frein 15, et est disposée de manière à supporter le câble de commande 19. Ainsi qu'il est montré, la rampe 43 est venue d'une pièce avec le corps du,plateau de frein, et près,d'elle se trouve un décrochement semi- cylindrique 44 qui est disposé de manière à recevoir un fourreau 45 du câble 43. Le décrochement 44 est dispo- sé de telle manière qu'il débouche au dessus de l'extré- mité inférieure de la rampe 43, et le fourreau 45 est maintenu en place par une plaquette 46 qui est boulonnée ou fixée de toute autre façon au plateau de frein.
Ainsi qu'il est montré, la plaquette 46 comporte un organe semi-cylindrique ayant des brides 47 qui permettent de le fixer au plateau de frein, et une bride terminale 48 qui est disposée de manière à s'engager avec l'extrémité du fourreau 45. La bride 48 est placée entre le bord inférieur de la rampe 45 et Tl'extrémité extrême intérieure du fourreau 45. Cette structure permet de donner un moyen nouveau et convenable pour fixer le fourreau du câble dans une position fixe sur le plateau de frein.
A la Figure 10 qui représente une variante de l'invention, on voit placé sur le plateau de frein 110, un organe de renforcement 112 qui peut être soudé par points ou d'autre façon. Ainsi qu'il est montré, un ancrage 114 est muni d'une queue 116 qui passe à travers le plateau de frein et reçoit un écrou 118. La base de l'ancrage est située comme indiqué en 120 de façon qu' elle puisse être fixée de façon permanente sur l'organe de renfort 112. L'ancrage 114 a des faces divergentes 122 et 124 qui sont raccordées par des surfaces arrondies ou
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arquées 126 et 128 et son extrémité libre comporte une goupille 130 sur laquelle se trouve vissée une plaque d'arrêt 132, que l'on maintient en cisaillant la goupille. La goupille est munie d'une rainure cir- conférentielle 134 dont le but apparaîtra plus loin.
Un organe de commande flottant 136 est placé sur l'ancrage et comporte un levier.arqué muni d'un crochet 138 pour le relier au câble de commande 140, qui traverse le plateau de frein pour se rendre à une source conve- nable de puissance. Ce levier est muni d'une rainure 142 qui est disposée de façon à pouvoir chevaucher sur l'ancrage et à coulisser librement sur les faces arquées 126 et 128. Le levier porte des organes formant came 144 et 146 qui sont coudés à angle droit par rapport à lui. Les faces des dits organes sont divergentes pour un but indiqué plus loir. Des organes de friction articulés 148 et 150 sont montés sur le plateau de frein.
Ces organes de friction ou sabots reposent sur des butées convenables 152 et 154 et sont reliés à leur extrémité articulée par un organe de réglage 156 qui est maintenu en contact avec les organes de friction par un ressort 158 qui sert également à maintenir 'organe 156 dans sa position réglée. Les extrémités séparables des organes de friction sorit disposées pour venir en contact avec les cames 144 et 146 du levier de commande 138.
Ainsi que montré, les extrémités séparables des organes de friction sont entaillées ainsi qu'il est montré en 160 et 162, de façon à se conformer au contour de l'an- crage et sont, de plus, pourvus d'épaulements arrondis 164, 166. 168 et 170 qui sont disposés de façon à venir en contact avec les cames 144 et 146.
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L'organe de friction 148 est relié, à son extrémité articulée, par un ressort de rappel conve- nable 172, à un support fixe 110. Ainsi qu'il est montré, l'organe de friction 148 et l'organe de friction 150 sont chacun reliés par des ressorts de rappel conve- nables 174 et 176 à la goupille 130 placée sur l'ancrage 114. De préférence, le ressort 174 est moins fort que le ressort 176, ce qui fait que, lorsqu'on agit sur l'organe de commande, l'organe de friction 140 se dépla- cera de l'ancrage en avance de l'organe de friction 150, de façon à faire venir en contact l'organe de friction 148 avec la surface de freinage d'un tambour rotatif 178, avant l'organe de friction 150. L'organe de friction 150 est relié par un ressort 180 à la came 146 du levier 136.
Ce ressort sert à rappeler le levier de commande à sa position normale et à tendre le câble de commande pour supprimer le jeu ce qui donne un fonctionnement doux.