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PERFECTIONNEMENTS.AUX-FREINS.
Le freinage des arbres pivotants et, en particulier,, des roues de véhicules automobiles ou autres, au moyen de segments en chaînes expansibles frottant à la périphérie interne d'un tambourest rendu délicat par le fait qu'en toutes circonstances lesdits segments de frein doivent être appliqués de façons égales contre le tambour. Pour d'autres raisons,il y a intérêt à diminuer l'arc embrassé par une garniture de segment et à multiplier le nom- bre d'entre eux. En effet, lorsque l'arc embrassé est trop importante le seg- ment est soumis à des déformations d'origine thermique qui empêchent son ap- plication étroite sur le tambour.
Il frotte en son milieu ou en ses deux extré- mités lorsqu'il est échauffé, par exemple, et la surface de freinage diminu- ant considérablement les freins deviennent irréguliers en fonction de leur
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temps d'utilisationo
L'égalisation même approchée, des pressions de contact des seg- ments procure en outre., l'avantage de diminuer considérablement la déforma- tion des tambours sous l'action de l'expansion des chaînes de segments, ce qui permet d'en alléger la construction des freins avec,, comme conséquences, notamment, une économie de construction et une amélioration de la suspension.
Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention a pour objet un dispositif de freinage par chaîne de segments extensible et tambour qui contient lesdits segments, le déplacement desdits segments sous l'action de la commande de frein étant tel que les pressions d'application des segments sur les tambours soient les mêmes pour chacun des segments. Les articulations qui sont prévues entre les segments et entre le segment de sortie et le pla- teau de frein ont des places déterminées. Les centres instantanés de rotation des segments autour de ces articulations sont déterminés de façon telle que les pressions de contact entre la garniture du segment et le tambour soient égales pour tous les segments de frein.
Dans ces conditions, il faut que les déplacements radiaux des dif- férents segments autour du centre du tambour de frein soient 'égaux., cette re- marque permettant de déterminer l'emplacement des centres, réels ou virtuels des articulations de liaison des éléments de la chaîne, Un tel dispositif est d'ailleurs applicable à la construction de freins à serrage'externe sur
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un tambour ou sur une jante.
Ce mode de construction permet d'obtenir un frein à réactions orien- tées à priori sans interposition de bielles ou d'organes analogues entre les segments., puisque toutes les articulations sont des articulations cylindri- ques, avec l'avantage considérable d'obtenir des actions égales pour tous les patins. Bien que l'épure mathématique d'un tel frein ne puisse permettre d'envisager l'équilibre absolu des efforts que pour un coefficient de frot- tement déterminé entre le tambour et les garnitures, les variations possibles des coefficients de frottement restent faibles et ces variations n'auront com- me conséquence que de légères variations, de part et d'autre des valeurs théo- riques pour les efforts d'application des segments.
L'efficacité du frein sera conservée quelles que soient la vitesse et les variations de température atteintes au cours de l'utilisation du fait de la multiplication des segments et de la diminution des arcs qu'ils embras- sent.
Un frein ainsi construit présente de grands avantages., mais l'ef- ficacité n'est réellement assurée, pour l'égalité des pressions., que dans un seul sens de rotation relatif du tambour par rapport aux garnitures si la chaî- ne de segments est du type "libre". qui constitue le mode de construction le plus économique. Dans l'autre sens de rotationl'une des garnitures au moins sera assujettie à tourner au voisinage du centre instantané de rotation théo- rique déterminé pour le sens de marche normale de façon à conserver une effi- cacité tout de même importante pour le freinage de la marche arrière considé- rée comme exceptionnelle, sur un véhicule automobile, par exemple.
La description qui va suivre,, faite en référence au dessin annexé, et donnée à titre d'exemple non limitatif,va bien faire comprendre comment cette invention peut être mise en pratique.
La figure unique représente schématiquement un tambour de frein et ses garnitures;, sur lequel on a rapporté l'épure de construction.
Dans un tambour 1,est logé le dispositif qui comporte les gar- nitures et l'organe d'expansion de la chaîne des garnitures. Cet organe d'ex- pansion est constitué par un cylindre de pompe hydraulique 2à double piston 3,4 dont les têtes appuient sur les extrémités des segments terminaux de la chaîne des segments. Cette pompe 2 est solidaire, à la façon connue, d'un flas- que fixe par rapport auquel pivote le tambour 1.
Dans l'exemple de réalisation décrit, le nombre des segments est de trois, mais la construction d'un tel frein pourrait seulement comprendre deux segments ou un nombre supérieur à trois sans aucune limitation. Le pre- mier segment 5 est appliqué sur le piston 3 par un dispositif élastique non représenté, il comporte une garniture 6 et il est articulé par une chape 7 sur un axe 8 porté par le segment 9 suivant. Ce segment 9 comporte une garniture 10 et une chape 11 d'articulation sur le segment suivant. Cette chape 11 com- porte,dans ses flasques, des lumières 12 où sont insérés des rouleaux fixes ou mobiles 13, solidaires du segment suivant 14. La courbure des lumières 12 est celle d'un arc de cercle centré sur le point d'articulation virtuel et mutuel des deux segments 9 et 14.
Le segment 14 comporte une garniture 15 et est porteur d'axes ou de rouleaux 16 qui circulent dans une lumière 17 d'une chape d'appui 18 appliquée sur la tête du piston 4. La courbure des lumières 17 est celle d'un arc de cercle centré sur le point d'articulation virtuel et mutuel du segment 14 et la chape 18. La détermination des points d'articulati- on et de la nature de celle-ci se fait d'après l'épure théorique superposée au schéma de cette figure.
L'axe de poussée 20 du piston 3, en supposant que le tambour 1 pi- vote dans le sens de la flèche fl. est porteur de la force qu'exerce ledit piston sur l'extrémité du segment 50 La grandeur de cette force est égale- ment donnée à l'avance. L'angle de frottement (ou coefficient de frottement) des garnitures sur le tambour étant également connu., on peut tracer autour du centre 0 du tambour., le cercle 21 de frottement dont le rayon r est égal au produit du sinus de l'angle de frottement par le rayon du tambour. On fixe
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également de façon arbitraire les emplacements des garnitures.
La résultante Rl des réactions d'application de la garniture 6 sur le tambour 1 est une tangente au cercle 21 qui passe par le milieu de la gar- niture 6, cette tangente étant la droite 22 qui coupe la droite 20 au point P1. On peut se fixer arbitrairement une droite 23 passant par le point P1 sur laquelle sera déterminé le point d'articulation de la garniture 5 et de la garniture 9. La grandeur de la réaction Rl est déterminée par la décomposi- tion de cette réaction sur les droites 20 et 23, compte tenu du fait que la composante portée par la droite 20 est égale à la force d'expansion exercée par le piston 3.
Sur la droite 23, on détermine un point P2 intersection de cette droite 23 et de la tangente au cercle 21 qui passe par le milieu de la garni- ture 10. Cette tangente 24 est porteuse d'une réaction R2 égale à la réaction Rl et la droite 23 est porteuse d'une force d'origine P2 égale à l'opposé à la force d'origine Pl portée par la même droite 23, étant donné qu'au point d'articulation situé sur la droite 23, les actions sont égales aux réactions.
La connaissance des forces d'origine P2 permet de déterminer la seconde com- posante de la réaction R2, en grandeur et direction, et cette réaction est portée par une droite 250
De même, l'intersection de la droite 25 avec la tangente 26 au cercle 21, qui passe par le milieu de la garniture 15, détermine un point P3.
La tangente 26 porte une réaction R3 égale aux réactions Rl et R2 et la droi- te 25 porte une force d'origine P3 égale et opposée à celle qui est égale- ment située sur cette droite 25, mais qui a pour origine le point P2. La réac- tion R3, dont on connaît la composante sur la droite 25, comporte une secon- de composante qui est fixée en grandeur et direction, ce qui permet de tra- cer la droite 27 passant par le point P3.
Le point d'articulation du dernier des segments de la chaîne de .segments, en l'espèce le segment 14, est obligatoirement confondu avec le centre instantané de rotation de ce segment. Ce centre instantané de rotation est porté par la droite 28 perpendiculaire au rayon 29 du tambour qui abou- tit au milieu de la garniture 15, cette droite 28 passant par le centre 0, Ce centre instantané de rotation 03, confondu avec le point d'articulation A39 est déterminé par l'intersection des droites 27 et 28. Le point A3 est le centre des lumières circulaires 17.
Pour que les pressions de contact soient égales sur tous les segments de frein, il faut nécessairement que les déplacements radiaux des points milieux des garnitures 6, 10 et 15 autour des centres.instantané s de rotation des segments 5,9 et 14 soient égaux. Cette remarque permet de déterminer les points d'articulation des segments intermédiaires.
Le centre instantané de rotation 02 du segment 9 est situé sur la droite 30 passant par le centre 0 et perpendiculaire au rayon qui passe par le milieu de la garniture 10,d'une part,et il est situé sur une droi- te qui passe par le point 03 A3 et qui porte le centre A2 de l'articulation formée par-les lumières 12 et les axes 13 Le rapport des distances suivantes doit être respecté :
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Q3 A4 02 ¯A2 03 0 02 0 Une construction graphique simple équivalente à un partage proportionnel per- met de déterminer la droite 31 passant par le point 03 A3 et qui coupe la droite 30 au point 02, cette droite coupant également la droite P2 P3 au point A2.
Le point d'articulation A2, centre des arcs de cercle,, que constituent les lumières 12 est ainsi déterminé,
De même le centre instantané de rotation 01 du segment 5 est si- tué sur un rayon 31 passant par le centre 0 et perpendiculaire au rayon 32 qui joint ledit centre 0 au milieu de la garniture 6. Le centre 02, le centre 01 et le point d'articulation Al doivent être alignés sur une droite et le rapport des distances suivantes doit être respecté :
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02. Al - 01 Al #0 010 Un calcul graphique permettras de même que précédemment:, de placer sur l'é- pure les points 01 et Al ce dernier étant situé sur la droite 23.
Des moyens élastiques sont prévus pour rappeler les segments 5, 9 et 14 en position de fermeture et ces mpyens peuvent être constitués, par exemplepar des ressorts attelés aux segments 5 et 14 au voisinage de l'axe de poussée des cylindres hydrauliques 2.
Pour obliger le segment 5,dans tous les casà pivoter autour du centre instantané de rotation 01, on prévoit dans ce dit segment une lu- mière 33 dans laquelle sont disposés des axes 34, 35 solidaires de biellettes 36, 37 susceptibles de pivoter simultanément et à frottement dur autour d'un axe 38 qui est solidaire du flasque sur lequel est fixé le cylindre 2. La lu- mière 33 a la forme d'un arc de cercle ancré sur le point 01.
La présence de cette lumière facilitera le rappel correct des patins en position contractée,
Pour conserver une efficacité suffisante de freinage lorsque le tambour 1 pivote en sens inverse de celui qui est indiqué par la flèche fl (cas de la marche arrière d'un véhicule automobile par exemple),on prévoit le dispositif suivant :
En marche arrièrele piston 3 sert de butée à la garniture 5 et le piston 4 se déplace en appuyant sur les flasques 18. Dans ces conditions, le segment 5 ne peut plus pivoter autour du centre instantané de rotation.01.
Pour rendre une certaine liberté aux biellettes 36, 37, leur douille d'arti- culation autour de l'axe 38 est serrée à frottement dur sur une tige 39 dont la tête 40 s'appuie sur un profil de came 41 porté par une queue 42 solidai- re des flasques 18. Lorsque les flasques 18 reculent sous l'action du piston 4; le doigt 39 peut pivoter et vient descendre sur le profil de came 41 pro- voquant un entraînement relatif par frottement dur des biellettes 36,37.
Dans ces conditions, il y aura expansion de la chaîne des segmentsmais les forces d'application des garnitures ne correspondront plus aux conditions d'é- galité ci-dessus définies. Le freinage sera néanmoins suffisante En marche a- vant, dans le sens indiqué par la flèche, la queue 42 maintient les biellettes 36, 37 et le segment 1 est obligé de pivoter autour du centre 01.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention,, on pourra apporter des modifications aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. En particulier le dispositif à segments expansibles pourrait être remplacé par un dispositif à patins ou sabots serrés extérieurement sur une jante,
Revendications
1 - Appareil de freinage par chaîne de segments applicables sur un tambour, cette chaîne étant constituée par des segments articulés les uns sur les autres et les segments extrêmes de la chaîne s'appuyant sur un dis- positif d'expansion, ledit appareil étant caractérisé par le fait que les positions et natures des articulations des segments de freinage sont telles que les déplacements desdits segments, au voisinage du milieu de leur garni- ture, déplacements radiaux, comptés à partir du centre du tambour.,
autour des centres instantanés de rotation des segments., soient égaux.