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La présente' invention a pour objet un frein à disques à surfaces multiples, particulièrement,pour véhicules, dans lequel la pression sur les disques est obtenue à partir d'un servo-moteur électro-magnétique trans- mettant l'effort de freinage par l'intermédiaire de moyens mécaniques con- venables : cames, rampes, leviers, etc.. Un tel frein présente des surfa- ces de contact et par conséquent de freinage beaucoup plus importantes que les freins de type connu, ce qui permet la mise en oeuvre de pressions ùnitaires plus faibles et réduit l'échauffement des surfaces de freinage.
Il en résulte par conséquent une usure plus réduite de ces surfaces et une sécurité plus grande pour l'usager.
Conformément à l'invention, l'élément rotatif (le moyeu de la roue dans le cas d'un véhicule) entraîne en rotation un carter dont les deux faces intérieures sont parallèles entre elles et servent de surfaces de contact pour le freinage; deux plateaux de serrage sont entraînés en rota- tion par le carter et servent à comprimer entre eux et les surfaces inté- rieures du carter deux disques munis de garnitures de friction qui ne peu- vent pas tourner par rapport à l'axe fixe (essieu dans le cas d'un véhicu- le). L'écartement des plateaux de serrage l'un par rapport à l'autre en vue d'obtenir la pression sur les disques de friction est réalisé à partir d'un servo-moteur électromagnétique, par exemple au moyen de rampes liées à l'armature d'un électro-aimant dont l'excitation commande le freinage.
Tout cet ensemble tourne avec la roue, à l'exception des disques de fric- tion.
Conformément à une des caractéristiques de l'invention, le servo- moteur électro-magnétique est constitué par un électro-aimant solidaire de l'axe fixe qui, lorsqu'il est alimenté en courant électrique par l'in- termédiaire d'un rhéostat, ralentit le mouvement de rotation de son armatu- re, donc du dispositif à rampes dont celle-ci ou l'électro-aimant est so- lidaire. Ces rampes se déplacent alors l'une par rapport à l'autre, ce qui réalise l'écartement des plateaux et par conséquent le freinage par frotte- ment entre elles des surfaces coopérantes d'une part des disques et d'autre part des plateaux et des flasques du carter.
La pente des rampes est déterminée par construction suivant la pression à obtenir sur les disques en fonction de la puissance de l'élec- tr6-aimant utilisé. D'un autre côté, on réalise la progressivité voulue du freinage en réglant la puissance de l'électro-aimant à l'aide d'un rhéostat.
Au lieu de mettre en oeuvre quatre surfaces de frottement comme mentionné ci-dessus (les quatre surfaces des deus disques contre les deux surfaces des plateaux et les deux surfaces intérieures du carter), on peut se contenter, pour des freins de plus petite puissance, de deux surfaces de frottement, ou au contraire on peut multiplier, pour des freins plus puissants, le nombre des disques de friction.
Dans une variante, on peut prévoir que l'élément magnétique (dans une encoche duquel est disposée la bobine d'excitation de l'électro-aimant) comprend plusieurs parties conçues de manière à améliorer le circuit ma- gnétique dans l'élément magnétique et dans l'armature.
Dans le mode de réalisation préféré de la variante, l'élément ma- gnétique recevant la bobine est constitué par des éléments en tôle emboutie réunis entre eux; le flux magnétique passant à travers les rivets fixant une garniture spécialement traitée (sur laquelle vient s'appliquer l'arma- ture) sur ces éléments en t8le permet une répartition de l'effort de frei- nage sur toute la surface de cette garniture.
L'électro-aimant conforme à l'invention peut être disposé de dif- férentes manières suivant la puissance à obtenir ou le nombre de surfaces
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de friction prévues :il peut,par exemple, être placé vers le centre, ou bien au contraire vers la périphérie.
On va décrire maintenant, à titre d'illustration des possibilités de mise en oeuvre del'invention, sans aucun caractère limitatif de la por- tée de celle-ci, des modes de réalisation de frein pour véhicules pris com- me exemples et représentés sur le dessin schématique annexé sur lequel la fige 1 représente en coupe axiale par I-I de la fig. 2 un pre- mier mode de réalisation d'un frein conforme à l'invention comportant qua- tre surfaces de friction, l'électro-aimant étant placé vers le centre (le frein est représenté en position non opératoire); la fig. 2 est une demi-coupe par II-II de la fig. 1; la fig. 3 est une demi-coupe par III-III de la fig. 1; la fig. 4 est une demi-coupe par IV-IV de la fig. 1; la fig. 5, est une vue semblable à la fig. 1, mais lorsque le frein se trouve en position de freinage ;
la fig. 6 représente le dispositif d'écartement des plateaux.en position de repos. la fig. 7 représente le même dispositif d'écartement en position de freinage ; la fig. 8 représente, en demi-coupe axiale et en position de repos, un deuxième mode de réalisation d'un frein conforme à l'invention, à savoir un frein à deux surfaces de friction et à l'électro-aimant placé à la péri- phérie ; la fig. 9 est une vue semblable à la fig. 8, le frein étant en po- sition de freinage; la fig. 10 est une coupe par X-X de la fig. 8 ; la fig.
Il est une coupe longitudinale d'un moyeu'de véhicule mu- ni d'un frein selon un troisième mode de réalisation de l'invention; la fig. 12 est une coupe par XII-XII de la fig. 11; la fig. 13 représente les rampes en position de repos dans le mo- de de réalisation des fig. 11 et 12; la fig, 14, enfin, représente les rampes en position de freinage dans le mode de réalisation des fige 11 et 12.
On va décrire d'abord le premier mode de réalisation représenté sur les fig. 1 à 7.
Ce fein comporte (fig. 1 à 4 et 6) un carter en trois éléments 1, 2,3 qui est fixé sur le moyeu 4 au moyen de goujons 5 et tourne avec ce moyeu 4. L'élément central 2 du carter sert à centrer les éléments extrê- mes 1 et 3 et comporte des crémeaux 6 et 7 dans lesquels s'engagent des te- nons 8 et 9 solidaires des plateaux de serrage 10 et 11. On réalise ainsi le centrage de ces plateaux 10 et 11 et leur entraînement en rotation par le carter 1,2,3; cependant, ces plateaux de serrage 10 et 11 peuvent cou- lisser axialement par rapport au carter.
Entre la face interne 12 de l'élément 1 de carter et la face 13 du plateau de serrage 10, on a prévu un disque 14 muni sur ses faces de garnitures de friction 15 et 16; de même, entre la face interne 17 de l'é- lement 3 du carter et la face 18 du plateau de serrage Il,, on a disposé un disque 19 muni également sur ses faces de garnitures de friction 20 et 21.
Les deux disques 14 et 19 peuvent se déplacer axialement mais non tourner
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sur les supports 22 et 23 respectivement grâce aux cannelures 24 et 25. Ces supports 22 et 23 sont fixés à l'essieu 26 par un plateau 27.
Le commande des plateaux de serrage 10 et Il est réalisée au moyen d'un dispositif à rampes représenté sur la fig. 6 et solidaire de l'arma- ture 28 d'un électro-aimant 29. A cet effet, deux anneaux 30 et 31 munis de rampes symétriques a et b font partie intégrante des plateaux de serra- ge 10 et 11 respectivement. Un disque obdulé 32 présentant les mêmes ram- pes a et b que ses anneaux 30 et 31 est engage en-cre ceux-ci, ue aisque ondulé 32 est solidaire de l'armature 28 et il est maintenu latéralement entre les plateaux de serrage 10 et 11 par des ressorts 33 et 34 assurant le rappel des plateaux 10 et 11.
Deux autres ressorts 35 et 36 disposés circulairement rappellent le disque ondulé 32 dans sa position initiale s'il s'est déplacé en rotation par rapport aux plateaux de serrage 10 et 11.
Lorsque le moyeu 4 de la roue du véhicule tourne normalement, l'ensemble constitué par les trois éléments de carter 1,2 et 3, par les plateaux de serrage 10 et 11 et par le disque ondulé 32 avec son armature 28 tourne d' un bloc, les disques de friction 14 et 19 n'étant pas comprimés,
Pour réaliser le freinage et amener le frein de la position repré- sentée sur les fig. 1 à 4 et 6 dans la position représentée sur les fige 5 et 7, on doit ralentir le mouvement de rotation de l'armature 28 et du dis- que ondulé 32, la roue du véhicule continuant à tourner;
les rampes a et b des anneaux 30 et 31 auront tendance à se déplacer par rapport aux ram- pes a et b correspondantes du disque ondulé 32 et à provoquer ainsi un mou- vement axial symétrique des deux plateaux de serrage 10 et 11 proportion- nel à l'effort de freinage appliqué à l'armature 28 et à l'inclinaison des rampes a et b (déterminée au préalable).
Le moyen de freinage proprement dit est constitué par un électro- aimant 29 fixe en rotation par rapport à l'essieu 26 et qui peut être cons- titué,par exemple, par un élément magnétique 37 comportant une encoche 38 dans laquelle est logée une bobine d'excitation 39 de l'électro-aimant 29.
Autour de cet élément magnétique 37 sont disposés plusieurs sabots de frei- nage 40 constitués en acier magnétique et munis de bandes de friction 43 Ces sabots de freinage 40 sont solidaires en rotation de l'élément magné- tique 37 et des supports 22 et 23 au moyen de talons d'entraînement 41 si- tués entre les sabots 40. Les sabots 40 peuvent se déplacer radialement sous l'influence de flux magnétique se fermant par l'armature 28 et commu- niquer à cette dernière un coupe de freinage penfant toute la durée de l'excitation de la bobine 39.
Ainsi qu'on l'a vu ci-dessus, ce freinage de la rotation de l'ar- mature 28 a pour effet de déplacer le disque ondulé 32 par rapport aux deux anneaux 30 et 31 pour l'amener de la position représentée sur la fige 6 dans la position représentée sur la fig. 7, assurant ainsi l'écartement des deux anneaux 30 et 31 et par conséquent celui des deux plateaux de serrage 10 et 11, il en résulte le freinage de la rotation de la roue du véhicule par suite du frottement des surfaces 15, 16, 20 et 21 sur les surfaces 12, 13, 17 et 18 respectivement.
Lorsque le courant d'excitation de la bobine 39 est coupé, des ressorts de rappel 42 ramènent vers le centre les sabots de freinage 40 et libèrent alors l'armature 28.
Les éléments 1,2,3 du carter ainsi que les plateaux de serrage 10 et 11 peuvent être réalisés soit en fonte de frottement, soit en un allia- ge d'aluminium, les faces de frottement 12, 13, 17 et 18 étant garnies d'un métal approprié rapporté, par exemple par projection, en vue d'améliorer les conditions de refroidissement du frein. On a vu d'ailleurs qu'étant don- né l'importance des surfaces de frottement assurant le freinage, l'échauffement
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de ces surfaces dans un frein conforme à l'invention est relativement réduit.
On va décrire maintenant un deuxième mode de réalisation d'un frein conforme à l'invention comportant deux surfaces de freinage et dans lequel l'électro-aimant est disposé à la périphérie en se référant aux fig.
8, 9 et 10.
Dans ses grandes lignes, le frein représenté sur ces trois figu- res est sensiblement constitué de la même façon que celui représenté sur les fig. 1 à 7. Cependantle carter tournant avec le moyeu 4 (grâce aux goujons 5) comporte deux flasques 51 et 52 munis d'éléments magnétiques 53 formant armatures qui sont solidaires en rotation des deux flasques.
Les éléments magnétiques 53 coopèrent avec un électro-aimant 54 excité par une bobine 55. L'électro-aimant 54 comporte latéralement des rampes sem- blables à celles, représentées sur la fig. 6 et qui coopèrent avec des rampes similaires ménagées au dos de deux plaques de serrage 56 et 57 mu- nies sur leur autre face d'une garniture de friction 58 et 59. Les deux plaques ou disques de serrage 56 et 57 ne peuvent pas tourner sur les deux supports 60 et 61 grâce aux liaisons à rainures 62 et 63 (analogues aux liaisons 24 et 25 du premier mode de réalisation); cés deux supports 60 et 61 sont fixés sur l'essieu 26 et ne peuvent donc pas tourner par rapport à celui-ci.
Lorsqu'on excite la bobine 55 de l'électro-aimant 54, le frein passe de la position représentée sur la fig. 8 à la position représentée sur la fig. 9, les éléments magnétiques 53 entraînés par la rotation du moyen 4 communiquant un mouvement de rotation à l'électro-aimant 54 qui tend à déplacer latéralement les disques de serrage par l'intermédiaire des rampes précitées, ce qui a pour effet d'amener les garnitures de friction 58 et 59 au contact des flasques 51 et 52.
Le freinage est assuré par serrage des deux plaques de serrage 56 et 57 et par le frottement de l'électro-aimant 54 et de sa garniture 64 sur les élémënts magnétiques 53 (fig. 9).
On a prévu des ressorts de rappel semblables à ceux du premier mo- de de réalisation pour rappeler les différents organes à leur position de repos représentée sur les fig. 8 et 10 lors de la coupure du courant exci- tant la bobine 55 de l'électro-aimant 54.
@ Le mode de réalisation des fige 8, 9 et 10 comporte bien entendu des ressorts de rappel conformes à ceux du premier mode de réalisation; il peut comporter en outre, sans s'écarter de l'invention, des éléments à disques multiples.
Dans le deuxième mode de réalisation, on a prévu un dispositif auxiliaire permettant le freinage mécanique (frein de secours ou de par- quage). Un levier 65 commandé par un câble ou une timonerie permet d'assu- rer la rotation de l'électri-aimant 54 en appuyant sur un talon 66.
Il est bien entendu que l'on peut prévoir un tel dispositif de freinage mécanique auxiliaire dans le mode de réalisation des fig. 1 à 7; mais on n'a pas représenté ce moyen de freinage mécanique pour ne pas com- pliquer ces figures.
Dans un mode de réalisation, on pourrait substituer à l'une des rampes des supports à galets agissant sur l'autre rampe en vue d'assurer l'écartement des disques de freinage.
Dans certains cas, on peut réaliser l'armature 53 en plusieurs parties de façon à obtenir des éléments légers facilement attirables l'un après l'autre suivant l'invention du flux nécessaire.
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Dans un troisième mode de réalisation (fig. 11 à 14), le frein comporte un carter en trols éléments 101, 102, 103 (reliés entre eux par des goujons 104) qui est fixé au moyeu 105 et à la roue 106 au moyen de goujons 107 ; le moyeu 105 tourne autour de l'essieu 108 grâce à des rou- lements 109.
La face interne 110 de l'élément 101 coopère avec un plateau de serrage 111 muni de garnitures de friction 112 fixées par des rivets 113.
Le plateau 111 peut se déplacer axialement mais non tourner avec le moyeu 105 grâce aux cannelures 115 qui le rendent solidaire du tambour
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116 fixé par les boulons 117 au plateau 18. eo7.d.ie de â.'asse'.,10$.
L'élément 103 porte l'armature 119 qu'il entraîne en rotation avec le moyeu 105, L'armature 119 coopère avec un servo-moteur électro- magnétique 114 constitué par une bobine 120 logée dans un élément magnéti- que constitué par trois tôles 121, 122 et 123 solidarisées par des rivets
124 et 125 en acier.
On prévoit avantageusement une plaquette ou garnitu- re 126 spécialement traitée pour assurer une venue en contact précise de l'armature 119 et de 1'électro-aimant. L'électro-aimant 114 peut coulis- ser axialement grâce aux cannelures 115 coopérant avec les cannelures de la pièce 127 serrée entre les tôles 122 .et 128, mais son déplacement en rotation par rapport à l'essieu 108 est limité ; il est rappelé en position par des ressorts 129 disposés entre des rondelles 129a dans des logements 130 prévus dans le paquet de tôles 121, 127 et 131.
Alors que les rivets 125 serrent les tôles 121, 122, 123, 128 et 131 les unes contre les autres, les rivets 124 serrent la plaquette 126, la tôle 123 et une couronne 132 les unes contre les autres et permettent une bonne répartition du flux magnétique.
La couronne 132 porte des rampes 133 qui coopèrent avec les ram- pes 134 du plateau 111.
Le fonctionnement du frein qui- vient d'être décrit est le suivant:
Au repos (l'électro-aimant n'étant pas excité), le frein se trou- ve dans la position représentée sur les fige 11, 12 et 13, le moyeu 105 tournant avec le carter 101, 102, 103 et l'armature 119 autour de l'essieu 108 qui est fixe en rotation avec le plateau Il] et l'électro-aimant (ce dernier ayant un léger jeu en rotation possible). La garniture 126 n'est pas en contact avec l'armature 119 et la garniture 112 n'est pas en con- tact avec ?la surface interne 110 de '2'élément 101, étant donné que les rampas 133'et 134 sont dans la position représentée sur la fig. 13.
Lorsqu'on excite progressivement la bobine 120 à travers un rhéos- tat (non représenté), un cirbuit magnétique se ferme principalement par 1' armature 119 et les tôles 121 et 123. Grâce aux rivets 124 en acier, on a une excellente répartition du flux magnétique et une charge bien distribuée entre l'armature 119 et la surface traitée 126.
L'application de l'électro-aimant 114 contre l'armature 119 a pour effet d'entraîner d'abord en rotation d'une valeur limitée l'électro-aimant contre l'action des ressorts 129. Il en résulte un déplacement en rotation de la couronne 132 et par conséquent de ses rampes 133 qui arrivent par rapport aux rampes 134 du plateau 111 dans la position représentée sur la fige 14. Il en résulte l'application d'une poussée, dans le sens de la flèche F, du plateau 111, ce qui applique la garniture 112 contre la sur- face interne 110 de l'élément 101.
Le frottement de la surface 110 tour- nant avec le moyeu 105 contre la garniture 112 provoque le freinage de la rota+ion du moyeu 105 et de la roue 1060
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Lorsque l'excitation de la bobine 120 cesse, les ressorts 129 et 136 rappellent 1'électro-aimant 114 et le plateau 111 dans la position représentée sur les fig. 11 à 13.
Dans le cas de freins puissants, on peut prévoir un disque muni sur ses faces de garnitures de friction, entre la face interne 110 de 1' élément 101 de carter et la face 135 du plateau de serrage 111 dépourvue alors des garnitures de friction 112.
Il est bien entendu qu'on peut apporter aux modes de réalisation décrits et représentés divers changements, perfectionnements ou additions, ou remplacer certains dispositifs par des dispositifs équivalents, sans altérer pour cela l'économie générale de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Frein à disques pour arrêter un élément rotatif mobile par rap- port à un axe fixe, caractérisé par le fait que la pression sur les disques est obtenue à partir d'un servo-mote-ar électro-magnétique transmettant l'ef- fort de freinage par l'intermédiaire d'éléments mécaniques.