Brevet FR2352216A1 — publié le 19771216

L'invention, due à la collaboration de NM. Michel 6UETTIER et de Patrick REMS, concerne les freins à disque à cylindres de commande opposés dans lesquels se déplacent de façon antagoniste les pistons de commande des patins de friction, lesdits pistons et cylindres étant disposés dans un étrier qui chevauche le disque de freinage et étant reliés à des circuits de fluide sous pression qui sont actionnés indépendamment. Dans ce type de freins, on utilise les débattements ou les déformations de l'étrier et du disque pour obtenir un freinage satisfaisant lorsque l'un des circuits est en panne et lorsque, par voie de conséquence, un seul piston est actionné par le fluide sous pression. On a décrit des freins à disques du type précité dont l'étrier porte des surfaces de friction. additionnelles fixes, et qui doivent entrer en contact avec le disque de freinage en cas de défaillance d t un circuit de freinage. Dans le cas où l'étrier du frein est fixe, ce résultat peut être obtenu grâce à la déformation élastique du disque de freinage. Lorsque cette déformation élastique est insuffisante, il est possible de conférer à l'étrier un débattement axial en utilisant des organes de fixation de l'étrier déformables, un étrier flottant ou un étrier coulissant. Nais, m8me lorsque le frein possède un étrier à débattement axial, une fuite dans un circuit d'alimentation peut entratner une perte totale du freinage sur ltessieu correspondant, tant que les surfaces de friction additionnelles n'entrent pas en contact avec le disque de freinage. L'emploi de ce type de frein est donc limité aux disques de freinage ne présentant pas d'usure appréciable. En effet, dans le cas contraire, le déplacement relatif du disque et de l'étrier peut-devenir assez grand et provoquer des contraintes élevées dans les pièces déformées, retarder l'application de l'effort de freinage sur le disque et augmenter la course de la pédale d'actionnement des freins. L'invention vise à réaliser un frein à disque à cylindres de commande opposés qui apporte une solution aux problèmes de fonctionnement posés par les freins connus. Conformément à l'invention, un dispositif antirecul est associé à chaque piston mobile dans son cylindre. Dans le frein ainsi réalisé, on limite donc la possibilité de recul du patin de freinage actionné par le piston alimenté par le circuit qui est en panne. Le dispositif antirecul est assimilé à un dispositif de retenue axiale,unidirectionnel du piston. Lorsque le frein est équipé d'un étrier fixe, le disque de freinage pourra prendre appui sur le patin actionné par le piston du cylindre alimenté par le circuit en panne sans subir de déformation supérieure au jeu de fonctionnement du dispositif antirecul et cela quelle que soit l'usure des pièces de friction. Lorsque le frein est équipé d'un étrier mobile, le patin de freinage est immobilisé par le dispositif antirecul de son piston d'actionnement,et ltensemble du frein fonctionne comme un frein conventionnel à un seul piston mobile dans le cylindre d'un étrier également mobile. L'utilisation des freins conformes à l'invention est donc particulièrement avantageuse dans les installations de freinage à double circuit car ces freins conservent leur efficacité en cas de panne de l'un des circuits d'alimentation. D'autres caractéristiques et avantages des freins ressortiront de la description d'exemples de réalisation faite en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe axiale du frein; la figure 2 est une vue de détail d'un élément constitutif du dispositif antirecul; la figure 3 est unevue en coupe partielle d'un frein équipé d'une variante de réalisation du dispositif antirecul; la figure 4 est une vue de détail d'un organe du dispositif antirecul représenté à la figure 3 la figure 5 est une variante de réalisation du dispositif antirecul. Dans le cas du frein représenté à la figure 1, un étrier 1 chevauche le disque de freinage 2 qui est disposé entre deux patins de friction 3, 4. L'étrier 1 est solidaire d'un support fixe 5 au moyen de vis 6 tandis que le disque 2 est solidaire du moyeu 7 de la roue non représentée du véhicule. Les patins de friction 3, 4 sont respectivement solidaires de supports 8 guidés dans l'étrier 1. Les patins 3, 4 et leurs supports 8 sont disposés en vis-à-vis dans l'évidement central de l'étrier, chacun entre un cylindre 9, 10 et la face correspondante du disque 2. Les cylindres 9, 10 comportent chacun un piston 11, 12 et sont alimentés au travers de raccords d'admission 13, 14 reliés à une source de liquide sous pression tel qu'un mattre-cylindres tandem 15 dont les chambres 16, 17 fournissent la pression de commande aux cylindres 9, 10. Les canalisations 18 et 19 relient respectivement les chambres 16, 17 aux cylindres 9 et 10. A titre indicatif, on a représenté sur la meme figure deux dispositifs antirecul différents mais il est bien évident que le frein peut tout aussi bien fonctionner avec tout autre dispositif antirecul connu ou non. Les dispositifs antirecul peuvent être montés dans les pistons comme représenté à la figure 1 ou disposés à l'intérieur des cylindres comme représenté.à la figure 5. Le piston 11 possède une cavité conique 20 dont la paroi est en contact avec la surface d'une bague conique fendue de blocage 21 remplissant le rôle de dispositif de retenue axiale unidirectionnel coinon le verra ci-après. La La bague 21 possède un alésage cylindrique 22 dont une partie constitue Je' rportées de serrage 23. Une tige 24, vissée dans le fond du cylindre 9, possède une section polygonale dont les côtés sont en contact avec les portées de serrage qui enserrent faiblement la tige 24. Un anneau de retenue élastique 25 limite les déplacements longitu dinaux de la bague 21 dans la cavité 20. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : lorsque le piston 11 avance d'une quantité supérieure au jeu de la bague 21 dans sa cavité 20 (par exemple, pour rattraper l'usure de la garniture et du disque), la bague 20 est en appui sur l'anneau 25 et avance avec le piston 11. Il y a alors un mouvement relatif entre la bague 21 et la tige fixe 24. Par contre, lorsque le piston tl est amené à reculer vers le fond de son cylindre 9 sous l'effet de la déformation du disque 2 ou de l'étrier 1, la bague 21 est amenée à se coincer contre la paroi conique de la cavité 20 et les portées de serrage 23 se bloquent sur la tige 24. Le recul du piston 11 est donc évité. Dans le but de faciliter le recul du piston Il notamment lorsque l'on se propose de remplacer les patins, la tige 24 possède une section polygonale dont les n côtés sont en contact avec les portées de serrage 23. Il suffit donc d'effectuer une rotation de wr pour supprimer l'effet de serrage des portées 23 et permettre le coulissement de la bague 21 sur la tige 24. Selon la figure 3, la bague conique fendue 21 est remplacée par une rondelle de blocage emboutie 321 à configuration conique dont le sommet est orienté vers le fond du cylindre 309 et dont la partie centrale porte un évidement. La périphérie de l'évidement délimite des lobes 322 dont les arêtes de raccordement 323 remplissent la fonction des portées 23 de la bague 21. On conçoit donc que la rondelle 321,entratnée par l'anneau élastique 325,coulisse sur la tige 324 lorsque le piston 311 se déplace vers le disque 302 et que l'effort de retenue axiale de la rondelle sur la tige est alors relativement faible. Par contre, lorsque le piston 311 est poussé conjointement avec la rondelle 321 vers le fond de son cylindre 309, l'effort de retenue axiale exercé par la rondelle sur la tige 324 est considérable. Le déplacement du piston est donc bien unilatéral. Le déverrouillage du dispositif s'effectue de la manière qui vient d'ôtre décrite précédemment. La tige 324 possède, à eet effet, une section polygonale dont les sommets peuvent entrer en contact avec les arêtes 323, à la suite d'une rotation partielle du piston 311. L'état de surface du logement de larondelle 321 et de la rondelle 321 sera donc choisi de manière à obtenir un bon coefficient de frottement et permettre la rotation simultanée du piston 311 et de la rondelle 321. A titre d'exemple, on a associé au piston 12 un dispositif de retenue axiale unidirectionnel différent de celui qui vient d'être décrit. Le piston 12 possède, selon l'exemple de réalisation, un alésage 30 à fond 31 et qui débouche dans le fond du cylindre 10. Un piston auxiliaire 32 est monté à coulissement dans l'alésage 30. L'extrémité du piston auxiliaire 32 est munie d'une tête de retenue 33 dont l'épaulement est légèrement distant d'un anneau élastique de retenue 34 disposé dans le cylindre 10. Le piston auxiliaire 32 peut donc se déplacer axialement de quelques dixièmes de millimètre. La partie centrale du piston auxiliaire 32 est percée d'un trou formant logement 35 d'une tige de clapet antiretour 36 dont le siège 37 est usiné à l'extrémité du piston auxiliaire 32 dont la face est orientée vers le fond 31 de l'alésage 30 du piston de commande 12 du patin de friction 4. Un ressort 38, disposé entre un épaulement du logement 35 et une rondelle d'arrêt montée sur la tige du clapet 36, assure la fermeture du clapet. Il est à noter que la force du ressort 38 est faible si bien que le fluide hydraulique peut remplir la chambre 42 délimitée par le fond 31 et la face du piston auxiliaire mais ne peut pas s'écouler de ladite chambre,car le clapet 36 est réalisé sous la formé d'un clapet antiretour. Des joints 39, 40 assurent l'étanchéité du piston auxiliaire 32 dans son alésage 30. Par ailleurs, un perçage radial 41 assure la mise à l'air de l'alésage 30 et permet le contrôle de l'étanchéité du dispositif. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : lorsque la pression de fluide s'établit dans le cylindre 10, le piston 12 se déplace vers le patin 4 en entraînant le piston auxiliaire 32 jusqu'à ce que sa tête de retenue 33 vienne en appui sur l'anneau élastique 34. Si le déplacement du piston 12 est supérieur à la course du piston auxiliaire 32, le volume de la chambre 42 limitée par le fond 31 et la face extrême du piston auxiliaire croit et se remplit d'un volume correspondant de fluide sous pression. Lorsque la pression de commande du piston 12 cesse, le piston 12 et le piston auxiliaire 32 peuvent reculer d'une distance au plus égale à la course du piston auxiliaire 32. Le tampon de fluide de la chambre 42 empêche tout recul supplémentaire du piston 12 vers le fond de son cylindre 10. Une vis 43, commandée de l'extérieur de l'étrier, assure la commande de l'ouverture du clapet 36 et permet le recul du piston 12, par suite du retour au maître-cylindres du fluide contenu dans la chambre 42. Cette mesure constructive permet le recul du piston 12, notamment lorsque l'on se propose de changer ou de vérifier les patins de friction. Selon la figure 5, l'étrier 501 comprend deux mâchoires 502, 502' assemblées au moyen de vis non représentées. Chaque mâchoire porte le cylindre de commande 503, 503' du piston correspondant 504, 504'. Par ailleurs, chaque mâchoire possède un raccord ou orifice d'alimentation 507, 507' respectivement raccordable à une source de fluide hydraulique telle que les chambres de commande d'un maître-cylindres tandem, un canal d'alimentation 506, 506' du cylindre de commande 503, 503' et un trou de purge 517, 517t o Les canaux 506, 506' débouchent dans un alésage 505, 505' qui reçoit un piston auxiliaire 508 maintenu en équilibre par des ressorts 509, 509' qui prennent appui sur un épaulement "e" limitant les alésages 505, 505'. Les extrémités opposées du piston 508 se terminent par un clapet obturateur 510, 510' du canal d'alimentation correspondant 506, 506' du cylindre 503, 503' dans le but de pouvoir isoler l'alésage 505, 505' du cylindre 503, 503'. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : en fonctionnement normal, les orifices d'alimentation 507, 507', les alésages 505, 505' sont sous pression et le piston 508 est en équilibre. Lorsque la pression dans l'un des orifices (par exemple, l'orifice 507') vient à manquer, seule la chambre définie par l'alésage 505 est mise sous pression et cette pression s'exerce sur la section "S" du piston auxiliaire 508. Le piston 508 est entraîné vers la droite du dessin et le clapet 510' obture le canal d'alimentation 506'. Dans le cylindre 503, alimenté normalement, s'établit la pression de commande du piston 504. Par réaction ou par suite de la déformation du disque de freinage, un effort sera transmis sur le piston opposé 504' dont le cylindre de commande 503' rempli de fluide est isolé, par suite de la fermeture du clapet 510' de section "s" nettement inférieure à la section "S" du piston 508. Le piston 504' ne pourra pas reculer car le fluide qui remplit le cylindre 503' et le canal 506' agit sur le piston 508 par la surface du clapet 510'. Il est à remarquer que le dispositif peut être débloqué par suite de 11 ouverture du trou de purge 517'. Des divers exemples décrits ci-dessus, il ressort que le dispositif antirecul du piston de commande qui est monté à coulissement dans le cylindre, alimenté par le circuit de freinage défaillant, peut être tout aussi bien mécanique à effet de retenue positif qu'hydraulique. Le frein à disque à cylindres de commande opposés peut donc être utilisé comme frein de secours en cas de panne d'un circuit d'alimentation, car /ou. si un seul piston est opérationnel, la déformation du disque et la mobilité de l'étrier permettent au patin du piston opposé de remplir la fonction de surface de réaction des efforts de serrage du disque. On utilisera donc des éléments de construction du frein suffisamment déformables et un jeu de fonctionnement des dispositifs antirecul des pistons suffisamment faible pour que le frein retrouve une efficacité comparable à celle d'un frein normal. REVENDICATIONS 1 - Frein à disque à cylindres de commande opposés dans lesquels se déplacent de façon antagoniste les pistons de commande des patins de friction, lesdits pistons et cylindres étant disposés dans un étrier qui chevauche le disque de freinage et étant reliés à des circuits de fluide sous pression actionnés indépendamment, caractérisé par le fait que l'on associe à chaque piston (11, 12, 311, 504, 504') un dispositif de retenue axiale unidirectionnel (21, 321, 36, 510, 510') dudit piston à action automatique. 2 - Frein à disque selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de retenue axiale unidirectionnel (21, 321, 36) du piston est disposé dans le corps du piston. 3 - Frein à disque selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de retenue axiale unidirectionnel du piston est disposé dans l'étrier du frein. 4 - Frein à disque selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de retenue axiale unidirectionnel du piston est à commande mécanique. 5 - Frein à disque selon la revendication 2 ou 3 caractérisé par le fait que le dispositif de retenue axiale unidirectionnel du piston est à commande hydraulique. 6 - Frein à disque selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le fond du cylindre (9, 309) de commande d'un piston (11, 311) porte une tige (24, 324) dirigée vers le piston et qui traverse un organe de blocage (21, 321) à action unidirectionnelle. 7 - Frein à disque selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le dispositif de retenue axiale du piston est constitué par un clapet anti retour (36, 510, 510'), 8 - Frein à disque selon la revendication 7 caractérisé par le fait que le clapet antiretour (36) est disposé entre une chambre (42) délimitée par le fond (31) du piston de commande (12) et la face d'un piston auxiliaire (32) monté à coulissement dans un alésage (30) du piston de commande. 9 - Frein à disque selon la revendication 7 caractérisé par le fait que le clapet antiretour (510, 510') est situé aux extrémités d'un piston auxi liaire (508) mobile dans un alésage (505, 505') dans lequel débouchent les orifices d'alimentation des cylindres de commande (503, 503') des pistons de commande à actions opposées (504, 504').