Equipement <B>de commande de</B> freinage <B>d'un organe</B> rotatif La présente invention concerne un équipe ment de commande de freinage d'un organe rotatif, comprenant un dispositif actionné par inertie et répondant au glissement dudit organe rotatif, destiné notamment à commander auto matiquement les freins d'un véhicule, de ma nière à empêcher le blocage des roues et le glissement qui en résulte.
Elle se rapporte plus particulièrement à un équipement présentant un dispositif répondant au glissement des roues et susceptible d'être adapté à des avions à grande vitesse comportant de petites roues d'atterrissage et un espace libre très réduit pour l'escamotage du train d'atterrissage.
Cet emploi de dispositifs de commande actionnés par inertie, pour commander auto matiquement les freins, de manière à empêcher le blocage et le glissement résultant des roues, n'est pas nouveau. Cependant, en raison des grandes vitesses des avions modernes, il est devenu essentiel de maintenir le poids total de ces avions à une valeur minimum et de les fuseler le plus possible pour réduire la résis tance de l'air.
La présente invention a donc pour but de réaliser un équipement de commande, dont les dimensions et le poids soient minima, l'en combrement aussi faible que possible, et qui puisse être logé presque entièrement à l'inté rieur du moyeu de la roue d'atterrissage, sans aucune partie faisant saillie suivant l'axe de la roue, au-delà des plans des parois latérales, extérieure et intérieure, du pneumatique ; ainsi, l'équipement convient particulièrement bien aux trains d'atterrissage escamotables, car au cun espace supplémentaire n'est nécessaire sur l'avion pour son installation et son utilisation et le mouvement nécessaire des roues, pendant l'escamotage et la sortie du train d'atterrissage, n'est gêné en aucune façon.
Quand on parlera du glissement des roues , il s'agira du phénomène qui se pro duit quand une roue de véhicule est soumise à une décélération excessivement rapide et se rapproche du blocage par suite de l'applica tion d'une force de freinage dépassant la limite de l'adhérence du pneumatique de la roue sur la surface du sol ou de la route. Le terme glissement désigne donc le glissement de la roue à l'état bloqué sur la piste de l'aéro drome ou sur le sol en général.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'équipement de commande du frein appliqué à une roue d'un avion, chaque roue à commander étant équipée d'une manière analogue, Sur le dessin la fig. <B>1</B> est une vue en élévation, partiel lement coupée et partiellement limitée au contour extérieur de ladite forme d'exécution de l'équipement de commande de freinage; la fig. 2 est une vue en élévation, partiel lement coupée et partiellement limitée au contour extérieur, de ce dispositif de com mande à une échelle plus grande que celle de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue à une échelle légère ment réduite montrant - l'aspect extérieur de l'un des organes constitutifs du dispositif de commande, supposé vu par le dessus de la fig. 2 ; la fig. 4 est une coupe du dispositif de commande, faite dans la direction des flèches et suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.
Comme on le voit sur le dessin, le nombre de référence 1 désigne une roue d'atterrissage d'avion susceptible d'être freinée. L'équipement de commande, servant à commander l'applica tion et la suppression de la force de freinage sur la roue 1, comprend un dispositif 2 actionné par inertie et sensible au platinage de la roue, un dispositif à valve de desserrage 3 et un tube de freinage 4 expansible et contractile, destiné à actionner les segments de frein 4a susceptibles d'exercer une force de freinage sur un tambour 4b. Le dispositif 2 et le dis positif 3 sont logés d'une manière coaxiale dans un essieu tubulaire et non rotatif 5, aux extrémités opposées de celui-ci ; la roue 1 est montée tournante d'une manière courante sur cet essieu, par l'intermédiaire de paliers 6 dis posés aux extrémités opposées du moyeu de la roue.
L'essieu non rotatif 5 est supporté d'une manière ordinaire (non représentée) sur une jambe de force à huile ou sur un train d'atterrissage d'un autre type.
Le dispositif 2, actionné par inertie et sen sible au patinage de la roue, comprend un carter 7 comportant une section cylindrique tubulaire 8, et une partie annulaire 9 en forme de disque, qui est fixée sur une extrémité de la section 8, coaxialement par rapport à celle- ci ; ce disque 9 peut être monté d'une manière amovible par un moyen approprié, par exemple au moyen de plusieurs boulons 10, sur l'extré mité extérieure de la partie 11 du moyeu, concentriquement par rapport à celle-ci et de manière à tourner avec elle ; la section cylin drique 8 est disposée tout entière à l'intérieur de l'essieu 5 de la roue.
Le carter 7 comprend également un couvercle 12 en forme de cu vette, qui est monté contre la face latérale du disque 9, en face de la section cylindrique 8 ; ce couvercle 12 est fixé sur le disque 9 et aussi sur la partie 11 du moyeu au moyen des boulons 10. L'épaisseur axiale totale de cette partie du carter 7, formée par le cou vercle 12 et le disque 9, est telle que ce cou vercle ne fasse pas saillie, à partir de la face extérieure du moyeu, au-delà des limites de la roue, c'est-à-dire au-delà de l'espace que l'on peut appeler encombrement extérieur de la roue .
Cette structure du carter 7 permet de loger positivement le dispositif 2 dans le fuselage quand, dans le cas des avions, les roues doivent être rétractées à l'intérieur du fuselage après le décollage ; on élimine ainsi tout risque de détérioration de ce dispositif 2 ; autrement, ce dispositif pourrait être détérioré en heurtant le fuselage au moment de l'esca motage des roues ; cette structure du carter 7 évite également d'avoir à modifier les dimen sions du fuselage.
Une masse rotative d'inertie, consistant en un volant 13, est contenue dans une cham bre 14 formée entre le disque 9 et le cou vercle 12 ; ce volant 13 est fixé par une cla vette 15 sur une extrémité d'un arbre 16, qui le supporte axialement.
L'arbre 16 tourillonne, entre ses extrémités, dans des paliers à billes 17, qui sont fixés par une bague à déclic 18 dans une partie rétrécie de la section cylindrique 8 du carter 7, près du disque 9, la partie de l'arbre portant le volant étant appuyée contre une face latérale de l'un de ces paliers. Une plaque annulaire de friction ou plaque d'embrayage 19 est montée coulissante sur l'arbre 16, près du palier 17 éloigné du volant 13, et bute contre ce palier ; cette plaque 19 est fixée sur l'ar bre 16 de manière à tourner avec celui-ci, au moyen d'une clavette 20. Un écrou 21, vissé sur l'extrémité intérieure de l'arbre 16, bute contre la plaque d'embrayage 19 et em pêche ainsi tout jeu axial de l'arbre, du vo lant 13 et de la plaque d'embrayage 19 dans les paliers 17.
Un organe circulaire 22 à cames touril- lonne sur l'extrémité de l'arbre 16, du côté opposé au volant 13, au moyen d'un palier à billes 23 fixé sur cette extrémité de l'arbre, entre un épaulement 24, prévu sur l'arbre et appliqué contre un côté du chemin intérieur de roulement de ce palier, et une bague de retenue 25 fixée sur l'arbre 16 et appliquée contre l'autre côté de ce chemin de roulement.
L'organe circulaire à cames 22 est fixé sur le chemin extérieur du palier 23 au moyen d'une collerette annulaire 26, prise dans la masse de cet organe et appliquée contre une face latérale du palier, et au moyen d'une plaque annulaire de recouvrement 27 appliquée contre l'autre face latérale de l'organe 22 ; cette plaque 27 est fixée sur l'organe 22 au moyen de plusieurs vis 28 (dont une seule est représentée) traversant la plaque et vissées dans l'organe 22. On voit qu'avec cette struc ture la came 22 est maintenue contre tout mouvement axial par rapport à l'arbre 16, mais peut par contre tourner sur celui-ci.
Plusieurs alésages espacés 29, dont un seul est représenté sur le dessin, sont prévus dans l'organe à cames 22, prés de sa péri phérie ; ils sont répartis autour de cet organe et s'étendent parallèlement à l'axe de celui-ci. Chacun de ces alésages contient un plongeur coulissant 30, qui porte à son extrémité exté rieure un patin d'embrayage 31 poussé élasti- quement dans une direction axiale, de manière à venir en contact de friction avec la plaque d'embrayage 19 ; ces patins 31 sont poussés chacun par un ressort hélicoïdal 32 entourant le plongeur et comprimé entre l'organe 22 et le patin 31.
L'organe à came 22 est muni, sur sa face opposée aux patins d'embrayage 31 et prés de sa périphérie extérieure, de deux cames sensiblement semi-circulaires 33, qui s'étendent dans une direction axiale; la face latérale de l'une de ces cames est représentée sur la fig. 3, l'autre came étant diamétralement opposée sur l'organe 22. Sur l'extrémité de chacune de ces cames 33 se trouvent, dans des positions oppo sées, deux rampes 34 et deux butées 35 ; ces butées s'étendent axialement et sont placées respectivement sur les sommets des rampes 34.
Un organe d'entraînement 36, disposé dans la section cylindrique 8 du carter, dans une position coaxiale par rapport à l'arbre 16, est monté coulissant et supporté dans un alésage axial 37, par l'intermédaire d'un organe annu laire de guidage 38, qui est fixé dans l'extrémité de cette section 8, en face de l'arbre, au moyen de filetages 39 engagés mutuellement et prévus respectivement sur la périphérie extérieure de l'organe de guidage et sur la périphérie inté rieure de la section 8 du carter ; la face intérieure de l'organe de guidage 38 bute contre un épaulement annulaire 40 formé à l'intérieur de la section 8. L'organe de guidage 38 peut être verrouillé dans cette position au moyen d'une bague filetée de verrouillage 41, ou par un autre moyen quelconque approprié.
L'extré mité intérieure de l'organe d'entraînement 36 porte deux galets 42 diamétralement opposés et montés sur des roulement à billes ; ces galets sont montés de manière à tourner chacun sur un axe perpendiculaire à l'axe de l'organe d'entraînement. Chaque galet 42, qui peut être fixé sur l'organe d'entraînement 36 au moyen par exemple d'une vis à tête 43, peut s'appliquer contre la rampe 34 de l'une des cames 33 de l'organe à cames 22.
Un ressort 44, entourant l'organe d'entraînement 36, sollicite constam ment cet organe vers une position normale ou de droite, dans laquelle il est représenté sur le dessin ; cette position est limitée ou définie par l'application des galets 42 dans les parties les plus basses des rampes correspondantes 34, comme on le voit sur la fig. 3 ; une extrémité de ce ressort 44 s'appuie contre l'extrémité fermée de l'organe de guidage 38, tandis que son autre extrémité prend appui contre un épaulement annulaire 45 formé sur l'organe d'entraînement 36. L'organe d'entraînement 36 traverse l'alésage 37 de l'organe de guidage 38 et s'étend au-delà, dans un but qui sera expliqué plus loin.
Bien que l'organe d'en traînement 36 soit ainsi supporté à l'une de ses extrémités dans l'alésage 37 de l'organe de guidage 38, un jeu suffisant est prévu dans cet alésage pour permettre un mouvement relatif de translation axiale et de rotation de l'organe d'entraînement.
Un deuxième groupe de deux galets 46, diamétralement opposés et montés sur des rou lements à billes (fig. 4), est porté par l'organe d'entraînement 36 ; les axes de rotation de ces galets sont perpendiculaires aux axes de rota tion des galets 42 et se trouvent dans un même plan, entre les galets 42 et l'organe de guidage <B>38.</B> Les galets 46 peuvent être montés et fixés sur les extrémités opposées d'un goujon 47 traversant diamétralement l'organe d'entraîne ment 36.
L'organe de guidage 38 comporte deux groupes de guides 48, qui s'étendent perpen diculairement à partir de sa face interne, un groupe se trouvant de chaque côté de l'organe d'entraînement 36 ; entre ces deux groupes sont disposés respectivement les galets 46, qui peuvent rouler sur ces guides pendant le mou vement axial de l'organe d'entraînement 36, comme on l'expliquera plus loin.
L'extrémité de l'organe d'entraînement 36, qui s'étend au-delà de l'extérieur de l'organe de guidage 38, porte une extrémité d'une tige 50 ; cette extrémité peut tourillonner sur l'extrémité de l'organe d'entraînement 36, dans une position axiale fixe par rapport à celui-ci, grâce à un moyen approprié, par exemple un palier à billes 49 ; cette tige 50 s'étend axialement à travers l'essieu 5, de ma nière que son extrémité opposée s'applique contre le dispositif à valve de desserrage 3, dans le but de faire fonctionner celui-ci d'une manière décrite plus loin.
La tige 50 étant montée sur l'organe d'entraînement 36 de la manière que l'on vient d'expliquer, elle peut être entraînée axialement vers la gauche (en regardant le dessin) par l'organe d'entraîne- ment, de manière à quitter sa position normale, dans laquelle elle est représentée sur le dessin, pour venir occuper une position de commande de valve (qui sera décrite plus loin), sans que l'organe d'entraînement la fasse tourner.
L'extrémité de la tige 50, opposée à l'extrémité tourillonnant sur l'organe d'entraînement 36, s'étend axialement dans un carter 51 du dispositif à valve de desserrage 3 et porte un groupe de galets 52, qui peuvent rouler sur des surfaces parallèles et axiales 53 prévues à l'intérieur du carter, en réalisant ainsi un mouvement axial relatif et sans frottement appréciable entre la tige 50 et le carter du dispositif 3. Un boulon réglable 54 à tête carrée est vissé axialement dans l'extrémité de la tige 50 s'étendant dans le dispositif 3, la tête de ce boulon pouvant s'appliquer sur une extrémité de la valve coulissante et axiale ou tiroir cylindrique 55 du dispositif 3.
Le dispositif à valve de desserrage 3, qui est logé coaxialement dans l'extrémité de l'essieu 5, du côté opposé au dispositif 2, et qui est fixé sur cet essieu par des boulons 56 traversant radialement l'essieu et une collerette en forme de L du carter 51, comprend le carter 51 et la valve coulissante et coaxiale 55.
La valve coulissante ou tiroir 55 comporte, entre ses extrémités, une gorge annulaire 57, qui établit, quand la valve 55 se trouve dans sa position normale représentée sur le dessin, une com munication entre un canal 58, formé dans le carter 51 et relié à une source de fluide sous pression (non représentée), et un canal 59 formé aussi dans le carter et relié au tube de freinage 4 par une conduite flexible 60.
Quand le tiroir 55 se déplace axialement vers une position de desserrage, c'est-à-dire vers la gauche, dans le cas du dessin, et d'une manière que l'on décrira plus loin, la gorge 57 quitte sa position de coïncidence avec le canal 58, de manière à supprimer la communication entre les canaux 58 et 59 ; en même temps, cette gorge 57 établit une communication entre le canal 59 et un canal 61. formé dans le carter 51 et dé bouchant à l'air libre. Un ressort 62 résiste élastiquement au mouvement du tiroir 55 vers sa position de desserrage.
Des bagues d'étan- chéité 63, qui sont en contact glissant et étanche avec le tiroir 55 et qui se trouvent dans le carter 51 près des deux extrémités du tiroir, em pêchent les fuites de fluide sous pression à ces extrémités.
Pour expliquer le fonctionnement, on supposera que les différents dispositifs, consti tuant l'équipement de commande de freinage, se trouvent dans leurs positions normales respectives représentées sur le dessin, et que l'avion est en train d'atterrir.
On supposera que la roue 1 de l'avion vient d'entrer en contact avec la surface de la piste et que le pilote, au moment où la roue touche le sol ou un très court instant plus tard, a actionné un dispositif de commande manuelle à valve (non représenté) pour le faire passer dans sa position de freinage ; cette action du pilote fait arriver normalement le fluide sous pression dans le tube de freinage 4, par l'in termédiaire du dispositif à valve 3 et des canaux 58 et 59, dans le but d'appliquer les freins sur la roue considérée; cependant, l'application des freins ne se produit pas à ce moment comme on va l'expliquer.
La roue 1 commence immé diatement à accélérer son mouvement jusqu'à la vitesse de l'avion par rapport au sol ; il en est de même du carter 7 du dispositif 2 sensible au patinage de la roue, puisque ce carter est monté sur la roue. L'organe d'entraînement 36 tourne également à la même vitesse que le carter 7, par l'intermédiaire de l'organe de guidage 38 et des galets 46. A l'instant où la roue 1, le carter 7, l'organe de guidage 38 et l'organe d'entraînement 36 commencent à tourner, le volant 13, la plaque d'embrayage 19 et l'organe à cames 22 sont immobiles et tendent à le rester, par suite de leur inertie statique et de l'absence de connexion rigide d'entraînement entre eux et l'organe d'entraî nement 36.
Par conséquent, au moment où l'organe d'entraînement 36 commence à tourner comme on l'a expliqué plus haut, les galets 42 de cet organe montent sur les rampes 34 des cames 33, jusqu'à ce qu'ils viennent s'appliquer contre les butées 35 ; à ce moment, une con nexion rigide d'entraînement se trouve établie entre l'organe 36 et l'organe à cames 22. Quand les galets 42 montent sur les rampes 34 des cames 33, l'organe d'entraînement 36 est déplacé axialement vers la gauche (en re gardant le dessin), malgré la force opposée du ressort 44, qui se trouve comprimé par ce mouvement.
Pendant ce mouvement axial de l'organe d'entraînement 36, l'organe de guidage 38 continue à entraîner en rotation l'organe 36 par l'intermédiaire des galets 46, qui réalisent, en roulant entre les guides 48, un mouvement axial relatif et pratiquement sans frottement entre l'organe d'entraînement 36 et l'organe de guidage 38.
Le déplacement axial de l'organe d'entraî nement 36 vers la gauche (en regardant le dessin) provoque un déplacement correspondant de la tige 50, qui fait passer le tiroir 55 à sa position de desserrage, pour laquelle le tube de freinage 4 est mis à l'air libre par la conduite 60 et les canaux 59 et 61. Ce fonctionnement initial, tel qu'on vient de le décrire, du dispo sitif 2 sensible au patinage de la roue et du dispositif 3 à valve de desserrage, fonctionne ment suivant immédiatement la prise de contact de la roue avec le sol, est pratiquement instan tané, de telle sorte que toute application des freins est immédiatement annihilée par la mise à l'air libre instantanée du tube de freinage 4, bien que le pilote ait actionné le dispositif manuel de commande à valve pour le faire passer en position de freinage.
Pendant ce fonctionnement initial du dis positif 2 sensible au patinage de la roue, l'organe d'entraînement 36, entraîné par l'or gane de guidage 38, continue à entraîner l'organe à cames 22. Cependant, le volant 13 et la plaque d'embrayage 19, qui se trouvent immobiles quand la roue d'atterrissage entre en contact avec le sol, ne commencent pas à tourner immédiatement en synchronisme avec la roue 1 et le carter 7 du dispositif 2, en raison de la force limitée dé frottement exercée par les patins d'embrayage 31 sur la plaque d'em brayage 19.
Les patins d'embrayage 31 exercent néanmoins sur la plaque d'em brayage 19 une force de frottement suffisante pour commencer à faire tourner le volant 13, quand les galets 42 sont venus en contact avec les butées 35 ; le volant acquiert alors de la force vive et accélère son mouvement jusqu'à la vitesse de rotation de la roue d'atterrissage 1 et du carter 7.
Le volant 13 tournant à la même vitesse que la roue d'atterrissage 1, un couple plus faible est nécessaire pour maintenir cette vitesse de rotation du volant, et il en résulte que le ressort 44 sollicite l'organe d'entraîne ment 36 et la tige 50 vers leurs positions normales, et par conséquent les galets 42 vers leur position la plus basse sur les rampes 34 des cames 33 (fig. 3) ; par suite de ce mou vement de la tige 50, le tiroir 55 est poussé vers sa position normale par le ressort 62.
Le mouvement du tiroir 55 vers sa position nor male empêche la vidange de la conduite 60 et du tube de freinage 4 par le canal 61, de telle sorte que les freins de la roue d'atterris sage sont appliqués automatiquement par la pression du fluide arrivant par les canaux 58 et 59 et par la conduite 60 jusque dans le tube de freinage 4, en supposant que le pilote a fait passer en position de freinage le dispositif de commande manuelle à valve.
On va supposer maintenant que, les freins étant appliqués à la roue d'atterrissage 1, cette roue tourne d'une manière irrégulière ou patine sur la piste aux endroits où la limite de l'adhé rence du pneumatique est insuffisante pour maintenir le roulement de la* roue malgré l'action retardatrice de la force de freinage. Il en résulte que la roue 1 commence à glisser ou patiner et provoque ainsi une décélération du carter 7 et de l'organe d'entraînement 36 par rapport au volant 13. Le volant 13, pre nant de l'avance sur l'organe d'entraînement 36, entraîne avec lui l'organe à cames 22, grâce à la force de frottement exercée par les patins d'embrayage 31 sur la plaque d'em brayage 19.
Puisque l'organe à cames 22 tourne plus vite que l'organe d'entraînement 36, les galets 42 montent de nouveau sur les rampes 34 des cames 33, jusqu'au moment où ils viennent en contact sur la plaque d'embrayage 19 de ma nière à produire une action retardatrice sur cette plaque, ainsi que sur le volant 13. Quand les galets 42 montent sur les rampes 34 des cames 33, le passage du tiroir 55 à sa position de desserrage s'effectue de nouveau, de manière à desserrer les freins sur la roue d'atterrissage 1, comme on l'a expliqué plus haut, en permettant ainsi à cette roue d'accé lérer son mouvement de manière à atteindre de nouveau- la vitesse du véhicule par rapport au sol.
Il faut remarquer cependant que, en regagnant de nouveau la vitesse du véhicule par rapport au sol, la roue d'atterrissage peut dépas ser de nouveau la vitesse du volant 13, qui a été retardée par l'action des patins 31 sur la plaque 19. Si ceci se produit, les galets 42 de l'organe d'entraînement 36 montent en roulant sur les rampes opposées 34 des cames 33, comme on l'a expliqué précédemment en considérant la prise de contact de la roue avec le sol, de manière à maintenir le tiroir 55 dans sa position de desserrage et à garantir ainsi que les freins de cette roue ne seront pas appliqués de nouveau jusqu'à ce que la roue ait accéléré positivement son mouvement jusqu'à la vitesse de l'avion par rapport au sol et que le volant tourne en synchronisme avec la roue;
à ce moment, le tiroir 55 est poussé jusqu'à sa posi tion .normale par son ressort et l'application des freins s'effectue de nouveau, comme on l'a déjà expliqué.
Si la roue d'atterrissage 1 commence à pa tiner de nouveau avant l'arrêt de l'avion, les freins se desserrent de nouveau, puis sont appli qués de nouveau, quand le patinage de la roue est terminé, de la même manière que ci-dessus, jusqu'au moment où l'avion s'arrête ; il faut remarquer que le blocage et le patinage de la roue 1 sont empêchés d'une manière po sitive pendant toute la période de freinage de l'avion.
On voit, d'après la description, que la forme d'exécution décrite réalise un équipe ment de commande de frein, actionné par inertie, relativement petit, compact et léger, pour commander automatiquement le desser rage et l'application des freins sur une roue de véhicule dans le but d'empêcher le pati nage de cette roue; cet équipement de com mande comporte différents dispositifs constitu- tifs qui sont montés sur la roue, mais sont disposés entièrement à l'intérieur d'un essieu non rotatif de la roue, de manière à se trouver entièrement dans les limites d'encombrement de la roue.