FR2756030A1 - Systeme de freinage - Google Patents

Abstract

Le système de freinage comprend un boîtier avec un frein à friction disposé dans ledit boîtier et relié fonctionnellement à un organe à freiner. Il comporte: un piston de sollicitation (4) destiné à venir en contact avec un frein de friction (20) disposé dans le boîtier (1); un piston de commande (3) qui définit avec ledit boîtier une chambre de pression (7) recevant un fluide sous pression de desserrage; ainsi qu'un premier organe élastique (5) et qu'un deuxième organe élastique (6) disposés entre le piston de commande (3) et le piston de sollicitation (4) pour transférer la force appliquée par le premier organe élastique (5) au piston de sollicitation (4) vers le frein à friction (20). Application à des freins de charge de grue.

Description

SYSTEME DE FREINAGE

La présente invention se rapporte à un système de freinage, et plus particuliè-

rement à un système de freinage présentant une caractéristique logarithmique. Des systèmes de freinage connus, utilisés pour des freins à disques multiples,

comportent un arbre sur lequel un piston de freinage est disposé. Le piston de frei-

nage est sollicité à l'encontre d'un frein à friction par l'intermédiaire d'un ressort de compression présentant une caractéristique linéaire. Le frein à friction de ce système connu comporte des disques de frein fixés à l'arbre et des lamelles de freinage disposées entre les disques de frein. Les lamelles de freinage sont fixées d'une façon longitudinalement déplaçable mais en étant entraînées ensemble en rotation, à un boîtier du système de freinage. Le ressort de compression sollicite le piston de frein de telle façon que ce dernier repousse les lamelles de freinage et les disques de frein les uns contre les autres, en provoquant ainsi l'effet de freinage ou la force de freinage. Pour desserrer le frein, de tels systèmes de freinage classiques agissent à

l'encontre de l'effet de sollicitation du ressort de compression en actionnant hydrauli-

quement le piston de frein en utilisant un fluide liquide ou gazeux. Plus la pression exercée par le système hydraulique est élevée, moins le piston se déplace vers l'avant dans la direction des lamelles de freinage, et moins l'effet de freinage ou la force de freinage est important. Lorsque le système de freinage est dépressurisé, le ressort de compression comprime le piston de frein complètement sur le frein à friction en provoquant ainsi l'effet de freinage maximal (c'est-à-dire le couple de freinage

maximal et, par conséquent, la force de freinage maximale).

Typiquement, une chambre annulaire est formée entre le piston et le boîtier du système de freinage. De façon spécifique, le piston présente une partie de petit diamètre et une partie de grand diamètre, la partie de petit diamètre s'étend vers le frein à friction, tandis que la partie de grand diamètre s'étend en s'éloignant du frein à friction. Le boîtier du système de freinage est réalisé de façon similaire, de telle façon que sa surface intérieure présente une première partie s'étendant en s'éloignant du système de freinage avec un diamètre sensiblement égal au grand diamètre du piston de frein et une deuxième partie s'étendant vers le frein à friction avec un diamètre sensiblement égal au petit diamètre du piston de frein. La première partie du boîtier présente une longueur prédéterminée, de telle façon que le piston de frein

puisse être comprimé complètement sur le frein à friction.

La chambre annulaire est formée entre le boîtier du système de frein et le piston de frein là o le piston de frein passe de la partie de petit diamètre à la partie < 11>\I4,)'l5 D)(' O - I19 n velibre 1997 - 1/16 de grand diamètre, et o le boîtier du système de frein passe de la partie de grandi diamètre à la partie de petit diamètre. Lorsqu'un fluide sous pression est fourni à la chambre annulaire, des joints disposés de chaque côté de la chambre empêchent le fluide sous pression de s'échapper ou de fuir, et la pression agit sur la surface radiale d'un épaulement créé par le piston passant du petit diamètre au grand diamètre. La pression agissant sur cet épaulement oblige le piston à se déplacer dans une direction

longitudinale (c'est-à-dire la direction axiale de l'arbre) en s'éloignant du frein à fric-

tion. Lorsque la force appliquée par le fluide sous pression est supérieure à la force exercée par le ressort de compression, le frein est complètement desserré. De tels systèmes de freinage classiques présentent un grand nombre d'inconvénients. Du fait que le ressort de compression présente une caractéristique linéaire, une relation

linéaire existe entre la pression du fluide sous pression appliqué et le couple de frei-

nage. En conséquence, une variation relativement importante de l'effet de freinage se

produit à la suite d'une très faible variation de la pression du fluide sous pression.

lorsque la pression de ce fluide est élevée. Malheureusement, c'est lorsque l'effet de

freinage est faible qu'il est le plus souhaitable d'être capable d'augmenter ou de dimi-

nuer progressivement l'effet de freinage. Les systèmes de frein classiques ne peuvent cependant pas obtenir des augmentations et diminutions progressives de l'effet de freinage lorsque ce dernier est faible, c'est-à-dire lorsque la pression du fluide sous

pression est élevée.

Ce problème est aggravé par le fait que les joints pour maintenir ou confiner le fluide sous pression à l'intérieur de la chambre annulaire provoquent une hystérésis dans le déplacement du piston de frein (c'està-dire que les joints empêchent le déplacement du piston de frein par suite de la friction existant entre les joints et les parois du piston). Ceci affecte de façon négative la capacité du système de freinage à modifier progressivement l'effet de freinage dans la gamme des faibles couples de

freinage. Si la force de friction du joint est supérieure à la force utilisée pour appli-

quer les couples de freinage, il n'est alors pas possible de réguler de faibles couples

de freinage.

De tels systèmes de freinage classiques combinent le fluide hydraulique de refroidissement et le fluide hydraulique de pressurisation en un seul système. Le refroidissement des lamelles de freinage par le fluide hydraulique ne conduit cependant pas au comportement idéal souhaité du freinage, exempt de broutage ou d'à-coup. Ce comportement idéal au freinage ne se produit pas même si, par exemple, on utilise des huiles pour transmission automatique (huiles ATF résistantes à des températures élevées) dans tout le système hydraulique. En outre, ces huiles sont trop onéreuses pour un système hydraulique combiné de refroidissement et de

pressurisation, du fait du volume important d'un tel système.

R:\14900\14995.DOC 19 novembre 1997 - 2116 Un autre problème des systèmes de freinage connus réside dans les difficultés rencontrées pour démonter les garnitures de frein, et du fait que les lamelles de freinage sont chauffées par la friction au cours du roulage sans effet de freinage. En d'autres termes, même lorsque le piston de frein est complètement dégagé, les lamelles de freinage peuvent venir frotter contre les disques de frein. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de prévoir des rondelles élastiques ou des lamelles en sillus si nécessaire. En outre, par suite de la friction fluide, une montée de couple importante se produit à cause de la friction et des couples de marche sans freinage et cette montée de couple peut varier considérablement en fonction de la vitesse de

rotation de l'arbre.

Un objet de la présente invention consiste précisément à proposer un système

de freinage qui permette de surmonter les problèmes et les inconvénients exposés ci-

dessus.

Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un système de frei-

nage présentant une caractéristique logarithmique.

Un autre objet encore de la présente invention consiste à proposer un système

de freinage qui puisse augmenter ou diminuer progressivement l'effet de freinage.

Ces objets ainsi que d'autres de la présente invention sont obtenus grâce à un système de freinage comprenant: un boîtier, un frein à friction disposé dans ledit boîtier et relié fonctionnellement à un organe à freiner; un piston de sollicitation

pour venir en contact avec ledit frein à friction, et disposé dans ledit boîtier; un pis-

ton de commande disposé dans ledit boîtier, ledit piston de commande et ledit boîtier

définissant une chambre de pression pour recevoir un fluide sous pression qui solli-

cite ledit piston de commande pour qu'il s'éloigne dudit frein à friction; un premier

organe élastique disposé entre ledit piston de commande et ledit boîtier pour sollici-

ter ledit piston de commande vers ledit frein à friction; et un deuxième organe élas-

tique disposé entre ledit piston de commande et ledit piston de sollicitation pour transférer la force appliquée audit piston de commande par ledit premier organe élastique audit piston de sollicitation pour solliciter ledit piston de sollicitation vers

ledit frein à friction.

Selon un autre mode de réalisation, le frein à friction comporte: des lamelles de freinage qui sont reliées, fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, audit boîtier; et des disques de frein reliés, fonctionnellement en

étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, à un organe à freiner.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, le frein à friction comporte: - des lamelles de freinage reliées fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, audit boîtier; )>/Ix.4\I*I; 1)()('* - 1U tvenlcibrc 1997 - 3/116 - des broches reliées audit boîtier, chaque broche présentant un épaulement annulaire disposé dans une position longitudinale différente par rapport auxdits épaulements annulaires pour lesdites autres broches, chaque épaulement annulaire bloquant le déplacement longitudinal d'au moins l'une desdites lamelles de freinage; et

- des disques de frein reliés, fonctionnellement en étant susceptibles de se dépla-

cer longitudinalement, à un organe à freiner, chaque disque de frein étant

disposé entre au moins deux desdites lamelles de freinage.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, ledit piston de solli-

citation comporte un tronçon tubulaire et un tronçon de prolongement annulaire disposé à une extrémité dudit tronçon tubulaire; et ledit piston de commande entoure ledit tronçon tubulaire et est guidé entre ledit piston de sollicitation et ledit boîtier. Le système de freinage peut comprendre en outre des joints réalisant l'étanchéité de ladite chambre de pression, et ledit boîtier comporte un alésage ou

passage en communication de fluide avec ladite chambre annulaire.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, ledits premier et deuxième organes élastiques présentent des caractéristiques élastiques telles que le

profil du couple de freinage dudit système de freinage soit sensiblement logarith-

mique en fonction de la pression dudit fluide sous pression fourni à ladite chambre de pression. Ledits premier et/ou deuxième organes sont de préférence des ressorts de compression. Ledits premier et deuxième organes élastiques peuvent comporter chacun une pluralité de ressorts de compression positionnés de telle façon que ledit

frein à friction soit serré et desserré de façon sensiblement symétrique.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, un troisième organe élastique est disposé entre ledit piston de commande et ledit boîtier pour solliciter ledit piston de commande vers ledit frein à friction, ledit troisième organe élastique présentant une caractéristique élastique linéaire. Ledit troisième organe élastique est,

de préférence, un ressort de compression.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, le système de frei-

nage comporte en outre une broche de verrouillage fixée de façon amovible audit boîtier via un alésage ou passage dudit boîtier de telle façon que lorsque ledit frein à friction est desserré, ladite broche de verrouillage bloque ou verrouille la position

dudit piston de sollicitation. Ladite chambre de pression est une chambre annulaire.

Les objets et caractéristiques cités précédemment sont en outre réalisés par un frein à friction comprenant: des lamelles de freinage reliées à un boîtier, fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement; des broches reliées audit boîtier, chaque broche présentant un épaulement annulaire disposé dans une position longitudinale différente par rapport audit épaulement R:\14900\14995 DOC - 19 novembre 1997 -4/16 annulaire desdites autres broches, chaque épaulement annulaire bloquant le déplacement longitudinal d'au moins l'une desdites lamelles de freinage; et des disques de frein reliés à un organe à freiner fonctionnellement tout en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, chaque disque de frein étant disposé entre au moins deux desdites lamelles de freinage. D'autres exemples d'application de la présente invention seront apparents à

partir de la description détaillée donnée ci-après. Cependant, on doit comprendre que

la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en indiquant les modes de

réalisation préférés de l'invention, ne sont donnés qu'à titre d'illustration, car de nombreuses modifications et changements qui restent dans l'esprit et la portée de

l'invention, apparaîtront à l'homme de l'art à partir de cette description détaillée.

D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la des-

cription, faite à titre non limitatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en regard du dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 représente une coupe longitudinale à travers un système de freinage selon l'invention; - la figure 2 représente un diagramme linéaire du couple de freinage en fonction de la pression de freinage avec des caractéristiques correspondant au système de freinage idéal, pour le système de freinage selon la présente invention et pour un système de freinage classique; - la figure 3 est une version logarithmique de la figure 2; - la figure 4 représente la caractéristique élastique totale des ressorts de compression du piston de commande; - la figure 5 représente la caractéristique élastique totale des ressorts de compression interposés entre le piston de commande et le piston de sollicitation ou de freinage; - la figure 6 représente un diagramme linéaire du couple de freinage en fonction de la pression de freinage pour le système de freinage selon l'invention ainsi que la dérivée de ce diagramme; et - la figure 7 représente le diagramme de la figure 6 avec un axe des couples de

freinage muni d'une division logarithmique.

La figure 1 représente une coupe transversale longitudinale du système de frei-

nage multidisque selon la présente invention. Comme représenté à la figure 1, la totalité du système de freinage multidisque est logée dans un boîtier 1. Un arbre 2 s'étend à travers le boîtier 1 et peut, par exemple, être relié à un moteur ou à un agencement à engrenages. Un frein à friction multidisque 20 est disposé à l'extrémité supérieure de l'arbre 2, et, comme représenté, comporte des disques de frein 14 et des lamelles de freinage 13. Les disques de frein 14 sont montés non rotatifs par 1R \1'\14 9q)s I>)() - 19 novembre 1997 -5/16 rapport à l'arbre 2 sur une denture ou sur des cannelures à l'extrémité supérieure de

l'arbre 2, et peuvent être déplacés longitudinalement sur cette denture.

Comme cela apparaît à la figure 1, seul le côté droit du frein à friction est représenté. En outre, la figure 1 illustre l'état desserré du frein à friction 20 du côté droit de l'arbre 2 et illustre le côté serré du frein à friction 20 du côté gauche de

l'arbre 2.

Les lamelles de freinage 13 sont insérées sur une denture intérieure du boîtier 11 d'une façon susceptible de se déplacer longitudinalement, mais sans possibilité de rotation par rapport au boîtier 1. En outre, les disques de frein 14 sont disposés de telle façon que chaque disque de frein soit placé entre au moins deux lamelles de freinage 13. Le frein à friction 20 comporte en outre des broches d'espacement 15

montées sur le boîtier 1.

A des fins d'illustration, les broches d'espacement 15 ont été représentées du côté droit de la figure 1. Comme représenté, les broches d'espacement 15 comportent des épaulements 18. Ces épaulements 18 servent à empêcher le déplacement longitudinal des lamelles de freinage 13, de telle façon que ces lamelles soient maintenues dans des positions verticales spécifiques lorsque le frein à friction 20 est desserré. On définit ainsi un intervalle entre les lamelles de freinage 13 et les disques de frein 14 au cours de la marche sans freinage (c'est-à-dire, lorsque le frein est desserré). Cet intervalle empêche la friction directe entre les lamelles de freinage 13 et les disques de frein 14 au cours de la marche sans freinage ou sur l'erre, de telle façon qu'à l'état desserré, seule la friction fluide provoquée par l'huile de refroidissement et de lubrification qui vient se loger entre les disques de frein 14 et les lamelles de freinage 13, se produise. Grâce aux broches d'espacement 15, le problème de l'auto-échauffement du système de frein classique est surmonté et on peut obtenir un faible couple de traînée au cours de la marche sans freinage. En variante aux broches 15, le boîtier 1 peut comporter des cavités fraisées d'une

profondeur spécifique pour chaque lamelle de frein 13.

Du fait que, comme décrit ci-dessus, le système hydraulique est séparé du

système de refroidissement/lubrification, la circulation d'huile de refroidisse-

ment/lubrification présente un volume relativement faible. On peut ainsi utiliser une huile pour transmission automatique (huile ATF) de haute qualité sans augmenter

considérablement les frais de fonctionnement.

Comme représenté à la figure 1, le système de freinage selon la présente invention comporte en outre une unité de piston 24 disposée à la partie inférieure du boîtier 1 (selon la figure 1). Comme mentionné précédemment, l'unité de piston 24 est représentée, dans la position frein serré du côté gauche de l'arbre 2, et dans la

position frein desserré du côté droit de l'arbre 2.

R:\14900\14995.DOC-) novemb1re 997 - 6/16 L'unité de piston 24 comporte un piston de sollicitation 4 et un piston de

commande 3. Le piston de sollicitation 4 présente un tronçon tubulaire 4a concen-

trique à l'arbre 2 et un tronçon de prolongement annulaire 4b. Ce tronçon de prolon-

gement annulaire 4b présente sensiblement une forme de plaque, et vient en contact avec le frein à friction 20. Le piston de commande 3 est concentrique au tronçon

tubulaire 4a du piston de sollicitation 4.

Dans le mode de réalisation représenté, une pluralité de deuxièmes ressorts de compression 6 sont disposés entre une surface supérieure du piston de commande 3 et le tronçon de prolongement annulaire 4b du piston de sollicitation 4. Une deuxième pluralité de premiers ressorts de compression 5 sont disposés dans des cavités associées à l'extrémité inférieure du piston de commande 3, de telle façon que les premiers ressorts de compression 5 soient disposés entre le piston de commande 3 et une partie inférieure du boîtier 1. De façon similaire, un troisième ressort de compression 16 est partiellement disposé dans une cavité à l'extrémité inférieure du piston de commande 3, de telle façon que le troisième ressort de compression 16 soit disposé entre le piston de commande et la partie inférieure du boîtier 1. Les premiers et troisièmes ressorts de compression 5 et 16 exercent une force (de réaction) sur le piston de commande 3 dans la direction axiale de l'arbre 2 vers le frein à friction 20. Les deuxièmes ressorts de compression 6 transfèrent une partie de cette force au piston de sollicitation 4. Les premiers, deuxièmes et troisièmes organes élastiques 5, 6 et 16 dont un seul élément est représenté sur la figure 1 sous la forme d'un ressort hélicoïdal de compression, sont régulièrement répartis autour de l'axe des pistons 3 et 4 pour exercer sur ces pistons un effort résultant dirigé sensiblement selon l'axe de ces pistons et chaque groupe de ces ressorts pourrait être remplacé par un ressort hélicoïdal unique agissant selon l'axe

des pistons 3 et 4.

Le piston de commande 3 est guidé entre la paroi extérieure du tronçon tubu-

laire 4a du piston de sollicitation 4 et la paroi intérieure du boîtier 1. Le piston de commande 3 présente une partie de petit diamètre et une partie de grand diamètre, de telle façon qu'une surface radiale annulaire 8 soit créée à la jonction entre les parties de petit diamètre et de grand diamètre. Comme représenté à la figure 1, la surface radiale annulaire 8 est formée concentriquement au piston de commande 3. De façon complémentaire, la paroi intérieure du boîtier 1 présente une partie de petit diamètre et une partie de grand diamètre. La partie de grand diamètre du boîtier 1 présente cependant une plus grande longueur dans la direction longitudinale que celle de la partie de petit diamètre du boîtier 1, de telle façon qu'une chambre annulaire 7 soit

créée entre le boîtier 1 et le piston de commande 3.

I.[i(\14-IU I)O( - I,> ovembre 1997 - 7/16 Un alésage ou passage 9 dans le boîtier 1 permet une communication de fluide avec la chambre annulaire 7. C'est à travers cet alésage 9 qu'un fluide sous pression tel que de l'huile hydraulique est fourni à la chambre annulaire 7. En fournissant de l'huile hydraulique, à travers l'alésage 9, à la chambre annulaire 7, on peut faire déplacer le piston de commande 3 dans la direction axiale de l'arbre 2 pour l'éloigner du frein à friction 20. Un premier et un deuxième jeux de joints 10 et 11 (c'est-à-dire des joints annulaires toriques) de chaque côté de la chambre annulaire 7 empêchent le fluide hydraulique présent dans cette chambre annulaire de fuir ou de s'échapper

de la chambre annulaire 7.

Le boîtier 1 comporte en outre un deuxième alésage 26 à travers lequel est montée de façon amovible une broche de verrouillage 12. L'alésage 26 présente un taraudage ou des filets qui permettent à la broche de verrouillage 12 d'être vissée pour rentrer ou sortir de l'alésage 26. La broche de verrouillage 12, lorsqu'elle est vissée, vient en contact avec le rebord du tronçon de prolongement annulaire 4b du piston de sollicitation 4, lorsque le frein à friction est desserré (c'est-à-dire durant la marche sans freinage ou la position de desserrage des freins). En conséquence, même si la pression hydraulique dans la chambre annulaire 7 est complètement supprimée,

le frein à friction reste desserré par l'action de la broche de verrouillage 12. En enga-

geant la broche de verrouillage 12 en position de desserrage des freins, on peut ouvrir le boîtier 1 pour réaliser l'entretien, tel que par exemple le remplacement des

lamelles de freinage 13.

Comme on l'a en outre représenté à la figure 1, une bague de retenue 22 est fixée à la partie inférieure du tronçon tubulaire 4a. La bague de retenue 22 est positionnée de telle façon qu'elle vienne en contact avec une extrémité inférieure du piston de commande lorsque ce dernier se déplace axialement en s'éloignant du frein

à friction 20.

On va maintenant décrire en détail le fonctionnement du système de freinage selon la présente invention. Lorsqu'aucune pression hydraulique n'est fournie à la

chambre annulaire 7, les premier et troisième ressorts de compression 5 et 16 solli-

citent le piston de commande 3 vers le frein à friction 20, et la force (de réaction) exercée par les premier et troisième ressorts de compression 5 et 16 est transférée du piston de commande 3 au piston de sollicitation 4 par les deuxièmes ressorts de

compression 6.

Le piston de sollicitation 4 se déplace en conséquence dans la direction axiale vers le frein à friction 20, de telle façon que les tronçons de prolongement amnnulaire 4b viennent complètement en contact avec le frein à friction 20 pour obtenir l'effet de freinage ou le couple de freinage maximal. Pour desserrer le frein, c'est-à-dire supprimer le couple ou l'effet de freinage, on fournit une pression hydraulique à la R:\14900\14995 DOC - 19 novemnbre 1997 - 8116 chambre annulaire 7 en l'alimentant avec un fluide sous pression tel qu'une huile hydraulique via l'alésage ou le passage 9. Lorsque la pression dans la chambre annmulaire 7 augmente, la force exercée par les premier et troisième ressorts de compression 5 et 16 est surmontée, ce qui provoque le déplacement axial du piston de commande 3 qui s'éloigne du frein à friction 20. Il en résulte que la force transmise par les premier et troisième ressorts de compression 5 et 16 au piston de sollicitation 4 par les deuxièmes ressorts de compression 6 diminue et que l'effet ou le couple de freinage diminue. Lorsque la pression dans la chambre annulaire 7 augmente, le piston de commande 3 se déplace encore plus avant en s'éloignant du frein à friction 20 dans la direction axiale, de telle façon que l'extrémité du piston de commande 3 vienne en contact avec la bague de retenue 22. Dès que ceci se produit, tout déplacement ultérieur du piston de commande 3 en s'éloignant axialement du frein à friction 20 oblige le piston de sollicitation 4 à se déplacer également en s'éloignant axialement du frein à friction 20. Lorsque la pression dans la chambre annulaire 7 a complètement surmonté la force (de réaction) des premier et troisième ressorts de compression 5 et 16, le frein à friction 20 est complètement desserré (c'est-à-dire qu'il n'exerce plus d'action de freinage à friction autre que le frottement d'huile ou les frottements de contact résiduels). Lorsqu'on est en position frein desserré, la broche de verrouillage 12 peut être insérée, ou si elle était déjà insérée, elle peut être enlevée et remplacée par un joint

ou bouchon de joint ordinaire.

Au démarrage à l'état desserré, de l'huile pour transmission automatique (huile

ATF) est fournie au frein à friction 20 avant la mise en route. Comme mentionné ci-

dessus, dans cette position desserrée, la chambre annulaire 7 est soumise à la pression maximale. Si l'arbre rotatif 2 doit être freiné, on réduit la pression dans la chambre annulaire 7 par l'intermédiaire de valves d'échappement appropriées et non représentées. A l'exception des étapes finales de desserrage du frein à friction 20, le piston de commande 3 est découplé (c'est-à-dire n'est pas directement couplé) par rapport au piston de sollicitation 4. En effet, la force agissant sur le piston de commande 3 est transférée au piston de sollicitation 4 par les deuxièmes ressorts de compression 6. Ainsi, comme représenté à la figure 1, seul le piston de commande 3 est soumis à une retenue à friction de son déplacement, du fait de la présence des joints d'étanchéité (toriques) 10 et 11 autour de la chambre annulaire 7. Du fait que le piston de sollicitation 4 est découplé par rapport au piston de commande 3, la résistance de friction provoquée par les joints 10 et 11 n'affecte pas sensiblement le piston de sollicitation 4. En conséquence, la capacité du système de freinage selon la )I)\[p) D D1()C- 19 hvermbre 1997-9/16 présente invention à augmenter ou diminuer progressivement l'effet ou le couple de freinage n'est pas affectée de façon négative par l'utilisation des joints 10 et 11. En plus de la réduction de la transmission des effets de friction provoqués par les joints et 11, le découplage améliore également la régulation du freinage pour la gamme des faibles efforts de freinage. Les premier, deuxième et troisième ressorts de compression 5, 6 et 16 sont choisis pour présenter des caractéristiques élastiques telles que l'effet de freinage puisse être régulé de façon fine, en particulier pour la gamme des faiblescouples de freinage. En outre, tous les ressorts sont distribués régulièrement à la périphérie des pistons de commande et de sollicitation 3 et 4, de telle façon que, en ce qui concerne leurs effets et agencements élastiques, leur force totale agisse dans la direction axiale de l'arbre 2, de façon à ne pas rendre le guidage des différents éléments plus difficile

ou à ne pas endommager ces éléments au cours du fonctionnement.

Un ressort présentant une caractéristique linéaire et qui provoque un couple de freinage défini pour une pression de desserrage sensiblement égale à 0 bar, peut être choisi pour constituer le troisième ressort de compression 16. Les premier et deuxième ressorts de compression 5 et 6 cependant, sont choisis pour optimiser la caractéristique du couple de freinage en fonction de la pression de freinage, de telle façon que cette caractéristique soit sensiblement logarithmique. La caractéristique du couple de freinage en fonction de la pression de freinage selon la présente invention va maintenant être décrite en correspondance avec les caractéristiques élastiques des

premier et deuxième ressorts de compression 5 et 6.

La figure 2 représente un diagramme linéaire de la relation entre le couple de freinage et la pression de freinage avec le profil idéal théorique représenté par la ligne A, le profil pour le système de freinage selon la présente invention représenté par la ligne B et le profil pour le système de freinage classique représenté par la ligne C. La gamme des faibles couples de freinage (c'est-à-dire la gamme des couples

de freinage s'étendant jusqu'à environ 20 000 Nmm) présente un intérêt particulier.

Le système de freinage doit être susceptible d'une bonne régulation dans cette gamme. A partir du profil C pour le système de freinage classique, il est évident que l'effet de freinage augmente de façon relativement rapide avec la réduction de la pression. Par exemple, lorsque la pression passe de 9 bars à 4 bars, le couple de freinage augmente jusqu'à 70 000 Nmm. Il en résulte qu'il se produit un effet de

freinage à accélération brusque.

Au contraire, dans le profil B pour le système de freinage selon la présente invention, et qui correspond approximativement au profil idéal A, l'effet de freinage augmente lentement lorsqu'une diminution de pression se produit dans la gamme des R:\14900\14995.DOC - 9 novemnbre 1997 - 10/16 faibles efforts de freinage. Il se produit ainsi une faible augmentation initiale de l'effet de freinage pour une diminution de pression importante, de telle façon que pour la gamme des faibles couples de freinage, on puisse augmenter ou diminuer

progressivement le couple ou l'effet de freinage.

La figure 3 est une représentation logarithmique des profils du couple de frei- nage en fonction de la pression de freinage représentés à la figure 2. Le grand écart entre le profil idéal A et le profil C pour le système de freinage classique, ainsi que l'effet de freinage par à-coups résultant, sont tout à fait apparents sur la figure 3. Il est également clair que le profil B pour le système de freinage selon la présente invention s'approche étroitement du profil idéal A. La réalisation du freinage discuté ci-dessus par rapport au système de freinage selon la présente invention, est le résultat, en partie, des caractéristiques élastiques choisies pour les premier et deuxième ressorts de compression 5 et 6. La figure 4 illustre les caractéristiques élastiques totales de tous les premiers ressorts de compression 5, tandis que la figure 5 illustre les caractéristiques élastiques totales de tous les deuxièmes ressorts de compression 6. A la figure 4, le côté gauche du graphique représente la situation lorsque le piston de commande 3 vient comprimer complètement les premiers ressorts de compression 5. Ceci correspond au côté gauche du graphique à la figure 5, o la compression sur les deuxièmes ressorts 6 est complètement supprimée. Le côté droit du graphique à la figure 4 représente le cas o la compression des deuxièmes ressorts de compression 5 est complètement supprimée. Ceci correspond au côté droit du graphique de la figure 5 o le piston de commande 3 vient comprimer complètement les deuxièmes ressorts 6. En conséquence, le déplacement le long de l'axe horizontal sur les figures 4 et 5 est le même déplacement que celui du piston de commande 3 depuis une position comprimant complètement les deuxièmes ressorts de compression 5 jusqu'à une

position comprimant complètement les deuxième ressorts de compression 6.

En choisissant de façon appropriée les caractéristiques élastiques des premiers et deuxièmes ressorts de compression 5 et 6, on obtient une bonne gradation dans la gamme des faibles efforts de freinage, comme représenté sur les figures 2 et 3. En

d'autres termes, l'effet élastique total des premiers et deuxièmes ressorts de compres-

sion 5 et 6 provoque le profil de freinage logarithmique représenté sur les figures 2 et 3. La figure 6 illustre le profil B du couple de freinage pour le système de

freinage selon la présente invention, ainsi que la première dérivée B' de ce profilé.

Cette première dérivée B' du profilé permet d'évaluer la capacité de gradation possible. Comme représenté, la première dérivée B' du profilé présente également une caractéristique logarithmique pour la gamme des pressions élevées, c'est-à-dire \14'}"; [()t) - i) nlovembme 1997 - 11/16 des faibles couples de freinage. La première dérivée B' du profilé illustre les faibles

modifications du couple de freinage pour des variations de pression importantes.

La figure 7 représente le diagramme de la figure 6 avec un axe vertical des couples de freinage qui est muni d'une division logarithmique. Comme représenté à la figure 7, à la fois le profilé B du couple de freinage et la première dérivée du profilé B' se développent d'une façon sensiblement linéaire. En faisant abstraction des gradins figurant sur la première dérivée B' du profilé et qui sont provoqués par l'engagement successif des ressorts individuels, la première dérivée B, du profilé indique une bonne capacité de gradation pour la gamme des pressions de freinage

faibles et élevées.

Le système de freinage selon la présente invention est, entre autres applica-

tions, particulièrement applicable au freinage des masses à moments d'inertie forte-

ment variables, tel que cela se produit dans les systèmes de grue à longueur de flèche variable. Par exemple, le système de freinage selon la présente invention permet un positionnement fin d'une charge, lorsqu'il est utilisé comme système de freinage pour

la table tournante d'une grue mobile qui supporte une flèche à longeron.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à

l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

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Claims (13)

REVENDICATIONS

1.- Système de freinage, comprenant: un boîtier (1); un frein à friction (20) disposé dans ledit boîtier (1) et relié fonctionnellement à un organe (2) à freiner; un piston de sollicitation (4) destiné à venir en contact avec ledit frein à friction (20) disposé dans ledit boîtier; un piston de commande (3) disposé dans ledit boîtier (1), ledit piston de commande et ledit boîtier définissant une chambre de pression (7) pour recevoir un fluide sous pression qui sollicite ledit piston de commande (3) pour l'éloigner dudit frein à friction; un premier organe élastique (5) disposé entre ledit piston de commande et ledit boîtier (1) pour solliciter ledit piston de commande vers ledit frein à friction (20); et un deuxième organe élastique (6) disposé entre ledit piston de commande (3) et ledit piston de sollicitation (4) pour transférer la force appliquée audit piston de commande (3) par ledit premier organe élastique (5) audit piston de sollicitation (4) afin de solliciter ledit piston de sollicitation vers ledit frein

à friction (20).

2.- Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit frein à friction comporte: des lamelles de freinage (13) reliées audit boîtier (1), fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement; et des disques de frein (14) reliés à un organe (2) à freiner, fonctionnellement en étant

susceptibles de se déplacer longitudinalement.

3.- Système de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit frein à friction comporte: des lamelles de freinage (13) reliées audit boîtier (1), fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement; des

broches (15) reliées audit boîtier (1), chaque broche présentant un épaulement annu-

laire (18) disposé dans une position longitudinale différente par rapport auxdits épaulements annulaires (18) pour lesdites autres broches (15), chaque épaulement annulaire bloquant le déplacement longitudinal d'au moins l'une desdites lamelles de freinage (13); et des disques de frein (14) reliés à un organe (2) à freiner, fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, chaque disque de frein (14) étant disposé entre au moins deux desdites lamelles de frein (13).

4.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que ledit piston de sollicitation (4) comporte un tronçon tubulaire (4a) et un tronçon de prolongement annulaire (4b) disposé à une extrémité dudit 111\14g [I) ( 1)(' - O novembre 1997 - 13/16 tronçon tubulaire; et en ce que ledit piston de commande (3)entoure ledit tronçon

tubulaire (4a) et est guidé entre ledit piston de sollicitation (4) et ledit boîtier (1).

5.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce qu'il comporte des joints (10, 11) rendant étanche ladite chambre de pression (7), et en ce que ledit boîtier (1) comporte un alésage ou passage (9) en

communication de fluide avec ladite chambre de pression (7).

6.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que ledits premier (5) et deuxième (6) organes élastiques présentent des caractéristiques élastiques telles que le profil du couple de freinage dudit système de freinage soit sensiblement logarithmique en fonction de la pression dudit fluide

sous pression fourni à ladite chambre de pression (7).

7.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que ledits premier (5) et/ou deuxième (6) organes élastiques sont

des ressorts de compression.

8.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que ledits premier et deuxième organes élastiques comportent chacun une pluralité de ressorts de compression (5, 6) positionnés de telle façon que

ledit frein à friction soit serré et desserré de façon symétrique.

9.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième organe élastique (16) disposé entre ledit piston de commande (3) et ledit boîtier (1) pour solliciter ledit piston de

commande (3) vers ledit frein à friction (20), ledit troisième organe élastique pré-

sentant une caractéristique élastique linéaire.

10.- Système de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit

troisième organe élastique est un ressort de compression (16).

11.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre: une broche de verrouillage (12) fixée de façon amovible audit boîtier via un alésage ou passage (26) dudit boîtier, de telle façon que lorsque ledit frein à friction est desserré ladite broche de verrouillage (12)

bloque la position dudit piston de sollicitation (4).

L:\14900\14995.DOC - 19 noveinbre 1997 -14/10

12.- Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,

caractérisé en ce que ladite chambre de pression (7) est une chambre annlmulaire.

13.- Frein à friction comprenant: des lamelles de freinage (13) reliées à un boîtier (1), fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement; des broches (15) reliées audit boîtier (1), chaque broche présentant un épaulement annulaire (18) disposé dans une position longitudinale différente par rapport audit épaulement annulaire desdites autres broches (15), chaque épaulement annulaire bloquant le déplacement longitudinal d'au moins l'une desdites lamelles de freinage (13); et des disques de frein (14) reliés à un organe (2) à freiner, fonctionnellement en étant susceptibles de se déplacer longitudinalement, chaque disque de frein (14) étant disposé entre au moins deux desdites lamelles de

freinage (13).

R \I4(\149) 9 1 D4')()C - 19 novembre 1997 - 15/16