I. FUEIXS DES VOITLRES A TRACTIO.X ANIMALE

Les freins appliqués sur les voitures à traction anii maie peuvent se diviser en deux grandes classes :

1" Les freins à patins, qui agissent sur le bandage des roues.

2" Les freins à enroulement, qui agissent sur des poulies solidaires des roues.

Les premiers sont composés de patins en fonte, en bois (orme, buis, gaïac) ou en caoutchouc, qui sont mobiles par l'action d'un jeu de leviers ou par une vis, un écrou et une tige (qui doit agir par traction) et un levier. Ces patins sont appliqués contre le bandage des roues et les empêchent de tourner; le frottement de roulement est ainsi transformé en un frottement de glissement qui suffit à arrêter le véhicule au bout d'un temps plus ou moins long, suivant l'état du sol et la vitesse qu'avait le véhicule au moment du serrage des sabots.

Les sabots en bois ou en caoutchouc font moins de bruit, usent moins le bandage et donnent un serrage plus énergique que ne fait la fonte.

Les freins appliqués sur les bandages ont plusieurs inconvénients : ils ne sont pas instantanés, s'ils sont commandés à vis; les patins peuvent ne pas donner un serrage égal sur les deux roues, ce qui peut produire des tète-à-queue sur les chaussées humides, enfin ils usent beaucoup les bandages : par contre, ils agissent sur un grand bras de levier, n'exigent qu'un mécanisme simple et sont d'un fonctionnement sûr: aux descentes ils donnent un serrage gradué et aux montées ils empêchent le recul.

Les freins de la deuxième catégorie agissent sur un bras de levier faiWe, mais avec un arc d'enrou-

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lement considérable ; ils peuvent se subdiviser en deux catégories, savoir : les freins à lame et les freins à corde.

Les freins à lame comportent une lame flexible en métal, garnie de cuir ou de taquets de bois. Ordinairement l'une des extrémités de la lame est reliée à l'axe de rotation d'un levier et l'autre extrémité à un point du levier, qui est fixé d'autre part à une barre de traction. L'enroulement comprend un nombre arbitraire de tours; la rotation tend à augmenter le serrage; la puissance de ces freins est sans limite et leur action est presque instantanée.

Le prototype des freins à corde est l'appareil imaginé par le capitaine Lemoine et adopté par la Compagnie générale des Omnibus pour ses omnibus et tramways à clievaux; ce frein consiste en une corde enroulée sur chaque moyeu de roue, fixée par lin bout à la traverse porte-sabots et par l'autre à un palonnier. Le cocher, en tirant sur une chaîne, peut fixer le palonnier et provoquer ainsi l'enronlement de la corde et le serrage des sabots. Il produit la traction de la chaîne au moyen d'une pédale pour les arrêts instantanés, ou d'un levier à cadran pour les serrages gradués et prolongés.

Les freins à enroulement présentent quelques inconvénients : ils exigent une pression sur la pédale de commande, pendant toute la durée de leur action, à moins qu'on ne leur adjoigne un dispositif spécial, comme celui de MM. Landry et Beyroux; si le serrage est trop prolongé, les taquets de bois qui garnissent la lame (dans le cas du frein à lame) peuvent s'enflammer; enfin le serrage n'est efficace que pour un sens de marche. 11 existe cependant des modèles de freins qui agissent dans les deux sens.

Les voitures à traction animale peuvent être munies de roues dont la jante est recouverte de caoutchouc plein, on de caoutchouc creux, ou enfin de pneumatiques. Dans ce cas, si on emploie un frein agissant sur le bandage, il faut faire nsage de sabots en acier poli; mais comme, malgré cette précaution, l'usure du bandage est très considérable, comme on risque de décoller les bandages en caoutchouc plein et de cisailler les boulons des pneumatiques, on préfère généralement avoir recours aux freins agissant sur une poulie.

II. Freins des voitures a tractio.x mécanique (automobiles). — L'emploi de freins puissants s'impose pour les voitures à traction mécanique dites automobiles, qui vont généralement à des vitesses de plus de 20 kil. à l'heure. On emploie en général, concurremment ou séparément : 1° le frein à sabot ordinaire agissant sur les jantes des roues motrices; È" le frein à ruban disposé pour serrer les moyeux des roues motrices ; 3° le frein à ruban ou à corde, qui fait sentir son action sur un des arbres du mécanisme et notamment sur l'arbre du différentiel; 4" le frein Lemoine, à double effet, qui se compose d'un enroulement sur l'essieu, lequel serre automatiquement le patin des roues.

Enfin le freinage automatique par le moteur s'obtient, dans les voitures à pétrole, en supprimant l'échappement ou l'allumage, dans les automobiles à vapeur par la contre-pression et le renversement de la vapeur, et dans les automobiles électriques par le freinage électrique ordinaire.

Voici quelques renseignements sur la disposition des principaux freins pour automobiles :

Pour les freins agissant sur le bandage des roues,

c'est généralement le patin qui est mobile; cependant les voiturettes Bollée et Moriue portent un patin fixe solidaire du bâti, et c'est la roue motrice pour l'une, l'essieu moteur pour l'autre qui est mobile. Dans la voiturette Bollée, une poulie fixée à la roue vient s'appliquer contre le patin en caoutchouc; dans la voiturette Morine, l'essieu moteur» le pont qui le supporte et les ressorts de suspension tournent autour d'un axe de suspension.

Lorsque le frein Lemoine est appliqué aux automobiles, on remplace la corde en chanvre par un câble souple plat en fils d'acier, muni de taquets en bois, cuir, linoléum, quelquefois de cuivre ou de fer. Dans ce dernier cas, on augmente la durée de l'appareil, mais on obtient un serrage moins énergique.

Parmi les freins à corde il convient de citer celui de Jeantaud, qui comprend deux câbles, munis de taquets, enroulés en sens inverse et reliés d'une part à une pièce fixe solidaire de l'essieu, d'autre part à deux chapes montées sur un axe fixe également solidaire du ressort de suspension. Si les chapestournent, les deux câbles serrent le tambour, mais, l'un d'eux seulement agit avec efficacité.

Le frein Krebs comprend deux mâchoires, embrassant chacune la moitié du tambour. Un ressort les tient écartées, un levier peut les rapprocher. — Le frein Bollée est analogue au précédent.

Il existe d'ailleurs une assez grande variété de systèmes de freins qui dérivent de ceux que nous; venons de citer et qu'il serait trop long de détailler ici.

III. Freins des voitures ue chemins de fer. — Le freinage des voitures de chemins de fer a été l'objet d'études nombreuses qui se justifient par l'importance que présente pour la sécurité la possibilité d'arrêter dans le moindre laps de temps un train lancé à grande vitesse.

Pendant longtemps on n'a connu que les freins à main manœuvres par le chauffeur sur le tender et par des agents spéciaux placés sur des voituresmunies de ces appareils. Le nombre et la position des freins dans un train étaient l'objet de dispositions réglementaires précises.

On a d'abord pensé qu'un même agent pourrait mettre en mouvement des organes de transmission qui entraîneraient l'action des sabots sur deux, trois, quatre véhicules; avec le même nombre d'agents, on doublait, triplait, quadruplait la puissance des moyens d'arrêt. Dans un autre ordre d'idées, on a cherché à utiliser les déplacements relatifs, tels que le rapprochement des tampons, pour entraîner le jeu des freins.

Pendant longtemps, le mécanicien n'a eu à sa disposition que le frein du tender; on redoutait de placer des freins sur les roues motrices; aussi l'application des idées émises par M. Le Châtelier pourl'emploi facile et courant du renversement de la vapeur doit-elle être considérée comme l'un des progrès marquants réalisés dans l'industrie des chemins, de fer, puisque l'on donnait ainsi au mécanicien le • moyen de transformer en action retardatrice la puissance même de la machine.

Enfin, le dernier progrès réalisé dans cet ordre • d'idées a été l'application des freins dits continus, . dont le principe consiste à munir chaque véhicule • d'un frein disposé de façon que le mécanicien puisse déterminer l'action de tous ces freins en quelques secondes.

Après avoir ainsi indiqué d'une manière générale -

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la division de la question, nous allons donner quelques détails sur chacun des systèmes.

I» Freins isolés sur tcagans. — On peut dire que toutes les combinaisons possibles ont été imaginées et réalisées pour augrmenter la puissance et la rapidité d'action des freins isolés sur wagons. Nous citerons parmi ces combinaisons, comme étant les plus satisfaisantes, celle du frein à vis, qui, par d'ingénieuses dispositions des leviers, rend le serrage sensiblement uniforme dans toutes les positions du frein. Il convient également de signaler les combinaisons de freins à main et à vis de M. Stilmant. Enfin l'emploi des freins à quatre sabots, dont la construction est très simple, a présenté un inconvénient grave au fur et à mesure de l'augmentation de la charge et de l'accroissement de la vitesse : la force des freins ayant dû être augmentée, l'effort des sabots sur les roues devenait assez énergique pour déplacer les fusées de leurs boîtes. Pour remédier à cet inconvénient, on a été conduit à doubler le nombre des sabots, qui ont été portés ainsi à huit, au lieu de quatre.

i' Freins disposés par groupes. — Parmi les freins disposés par groupes, nous citerons les appareils Dorré, Héberlein et Becker.

Le frein Dorré est basé sur ce principe que le changement de position des pièces d'un véhicule peut mettre en jeu les pièces qui commandent les sabots. Mais dans la pratique on se heurte à une difficulté : dans la marche avant, le rapprochement des tampons (déterminé par le ralentissement de la machine) doit commander les freins, et au contraire, dans la marche arrière le même rapprochement doit rester sans action. MM. Lefebvre et Dorré s'étaient appliqués à résoudre les difficultés assez graves que présente celte solution double, si différente, à attendre d'un même mouvement initial. Malgré l'ingéniosité de leurs combinaisons, ce frein n'a pas eu le succès qu'ils en attendaient.

Le principe du frein à chaîne Héberlein consiste à mettre en mouvement, par friction sur l'essieu, une roue d'entraînement sur laquelle s'enroule une chaîne qui met en action, non seulement le frein dn véhicule portant la roue d'entraînement, mais encore cens des deux véhicules suivants. La rone d'entraînement est mise en contact avec l'essieu au moment où l'on veut faire agir le frein. Cette application est faite par le mécanicien ou les agents du train, qui, au moyen d'une corde, font agir les déclanchements des roues d'entraînement de tous les véhicules munis de l'embrayage Héberlein. .\prèsle serrage, le mécanisme des roues d'entraînement doit être relevé à la main dans chaque véhicule muni du mécanisme d'entraînement.

Le frein à chaîne de M. Becker possède pour chaque véhicule à frein un appareil de serrage, composé de deux roues de friction qui peuvent être mises à volonté en contact avec les boudins des roues et sur l'arbre desquels s'enroule la chaîne de serrage du frein. Certains détails mécaniques, dans la description desquels nous ne pouvons entrer, assurent le fonctionnement régulier du frein.

Quelles que soient les dispositions adoptées, on ne peut appliquer les freins à chaînes qu'à des groupes de trois ou quatre véhicules; de plus, ces freins agissent avec brutalité, et, comme ils produisent presque immédiatement le calage des roues, on peut être exposé i à des chocs et des ruptures de pièces importantes.

Freins pour machines. — Les freins pour machines consistent d'abord, ainsi que nous l'avons dit plus haut, en un appareil d'injection pour la marche à contre-vapenr et ensuite en freins ordinaires pouvant être commandés à main ou par vis.

Certaines combinaisons ingénieuses ont été réalisées pour ajouter à la manœuvre à main celle par des moyens mécaniques. Dans ce but, on a eu recours à l'eau comprimée, à l'action du vide, enfin à l'air comprimé. C'est ainsi que le frein hydraulique de Webb consiste dans un cylindre à l'intérieur duquel se déplace un piston dont la tige agit sur le levier de l'arbre de commande du frein. La capacité inférieure de ce cylindre est en communication d'une manière constante avec l'eau de la chaudière; sa capacité supérieure peut, à volonté, être mise en communication avec la vapeur de la chaudière ou avec la caisse à eau du tender. Dans le premier cas, par suite de la moindre section présentée par la face inférieure du piston, à cause de la présence de la tige, la pression qui agit sur la face supérieure est plus considérable et le piston s'abaisse, permettant ainsi au ressort de rappel du frein de fonctionner et de produire le desserrage. Pour serrer, on évacue dans la caisse à eau du tender la vapeur qui remplissait la partie supérieure du cylindre où va s'exercer la pression atmosphérique seulement. La pression de la vapeur de la chaudière, qui agit sur la face inférieure du piston, fait monter celui-ci et produit le serrage.

L'air comprimé a été appliqué d'abord par M. de Bergue sur les lignes de Saint-Germain et d'Enghien, puis il a été simplifié par M. Riggenbach pour modérer la vitesse des trains sur les lignes à crémaillère construites en Suisse par cet ingénieur. La marche étant renversée par rapport au sens de la marche de la machine, on ferme par un clapet la communication de l'échappement avec l'intérieur de la boite à fumée, et l'on ouvre en même temps la communication avec l'air extérieur. Les freins étant desserrés, le train se met en marche sous l'action de la gravité. L'air est alors aspiré par les pistons dans la première période de la marche, et, dans la périodeinverse, il est refoulé dans les conduites et dans la boîte de la prise de vapeur, en produisant le travail résistant nécessaire pour modérer la vitesse du traia et pour l'arrêter au besoin. C'est au moyen d'un robinet plus ou moins largement ouvert et par lequel s'écoule l'air comprimé dans les conduites, que l'on règle la pression qu'il peut atteindre et, par suite,, la puissance de résistance qui modère la vitesse de la descente du train au moyen de l'engrenage, de même que c'est par l'intermédiaire de l'engrenage que se fait la montée dans la marche directe sous^ l'action de la vapeur.

IV. Freins continus. — Sous la dénomination de {reins continus, on comprend tous les appareils qui permettent au mécanicien ou aux agents d'un train d'enrayer simultanément, par une manœuvre quelconque, toutes les roues des véhicules munis de freins.^

Vers l'année 1860, M. Achard a combiné un frein électrique qui a été expérimenté sur les chemins de fer de l'Est, puis sur le réseau de l'État. C'est un frein à chaîne. L'arbre d'enroulement suspendu au châssis, parallèlement à l'essieu, forme le noyau d'un électro-aimant dont les pôles, constitués par des frettes en fer, sont disposés en regard de manchons rapportés sur l'essieu. L'électro étant aimanté par

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le passage d'un courant, les frettes s'appliquent contre les manchons et l'entraînement se produit. La cliaîue s'enroule autour de la partie centrale du noyau, actionne les leviers du mécanisme et détermine ainsi le serrage des sabots. Le courant est «tabli par une dynamo Gramme reliée à un moteur Brotlierliood. Deux conducteurs amènent le courant aux électros montés en dérivation. Dans l'application faite par les chemins de fer de l'État, la modérabilité du frein s'obtient à l'aide d'un commutateur. Grâce à ce dernier appareil, le mécanicien peut diminuer la puissance attractive de l'électro et l'énergie du serrage en dirigeant le courant dans «ne ou plusieurs résistances disposées dans la boîte <lu commutateur. Il peut également produire un desserrage immédiat par l'extra-courant de rupture. Enfin les chocs sont amortis par des ressorts à boudins intercalés dans les chaînes.

Presque toutes les Compagnies de chemins de fer ont donné la préférence à l'air raréfié ou comprimé pour réaliser les freins continus, et elles sont ainsi arrivées à des appareils remplissant toutes les conditions requises, savoir : action instantanée, constante et régulière; construction solide et simple, entretien et manœuvre faciles, automaticité et modérabilité.

Par.mi les freins à air comprimé nous citerons les systèmes Westinghouse et Wenger, les plus anciens en date; ils ont servi de type à tous les autres, qui n'en sont que des perfectionnements successifs. Voici d'ailleurs l'historique de ces diverses inventions :

M. Westinghouse créa d'abord un frein à vide direct, puis un frein à air comprimé direct', puis un frein à air comprimé automatique-. On lui re- |)rochait de n'être pas modérable, et c'est pour obvier à ce défaut que furent créés le frein Wenger', décrit plus loin, puis successivement les freins Westinghouse-Heury, Soulerin, Chapsal, Lipowski, le Westinghouse rapide, le Wenger rapide.

Le frein à air comprimé de Westinghouse, qui date de l'année 1867, a été importé en France et essayé pour la première fois par la Compagnie de l'Ouest ea 1870. Le système consiste dans l'emploi d'une pompe actionnée par un moteur placé sur la chaudière de la locomotive, qui comprime l'air dans un réservoir principal. Une conduite distribue cet air à la pression de 3 à 5 atmosphères, sous chaque véhicule, dans un cylindre auxiliaire et dans le cylindre à frein, par l'intermédiaire d'un cylindre ingénieux appelé triple valce. La triple valve est composée essentiellement d'un cylindre vertical renfermant un piston, dont la tige, logée dans un cylindre supérieur de plus petit diamètre, actionne nu tiroir. Au-dessous du piston débouche une tubulure branchée sur la conduite d'air comprimé. Le cylindre supérieur communique par trois orifices, d'une part avec le réservoir auxiliaire, d'autre part avec le cylindre à frein et l'atmosphère. Quand le piston est à l'extrémité supérieure de sa course, le tiroir met le cylindre à frein en communication avec l'atmosphère, et le desserrage se produit, eu même temps que l'air comprimé, passant par une rainure entre le piston et la paroi, remplit le réservoir auxiliaire. Quand on veut serrer le frein, il faut produire une dépression dans la conduite : le piston se met alors à descendre, le tiroir démasque l'ouverture