Brevet FR2389043A1 — publié le 19781124

La présente invention concerne un frein à disque pour véhicules, plus particulièrement pour véhicules routiers, du type comportant un étrier de frein en U entourant un disque de frein et dans au moins l'une des branches duquel est monté un premier piston mobile parallèlement à l'axe du disque de frein, mais empêché de tourner, et susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression dans la direction d'application contre une mâchoire de frein mobile dans l'étrier, ledit piston possédant un appui dans la direction opposée à celle de l'application et étant vissé dans une broche tourillonnée dans l'étrier. Dans des freins à disque du type rappelé ci-dessus, le premier piston est vissé à la broche à l'aide d'un filetage non auto-bloquant , et représente une partie d'un dispositif de rattrapage des jeux :lorsque la course de freinage du premier piston est excessive, la broche filetée tourne, grâce au filetage en fonction de l'excédent de cette course, et limite ensuite la course de retour du piston à la course nominale. Le premier piston est susceptible d'être chargé par un frein de service; de plus, on peut prévoir un frein de secours à l'aide duquel la broche filetée est déplaçable axialement ou peut être tournée à volontée dans les deux directions de rotation. La=présente invention a pour objet un frein à disque du type rappelé en tête du présent mémoire et de le réaliser de telle manière que ledit premier piston, après avoir été amené dans sa position de serrage par une charge en milieu sous pression, puisse être verrouillé dans cette position de freinage, en sorte qu'il reste dans cette position de freinage même après une chute de la pression avec laquelle il a été chargé. Ce verrouillage doit pouvoir être défait à volonté afin de permettre de ramener le premier piston dans sa position de desserrage et de pouvoir ainsi à nouveau desserrer le frein à disque. De plus, le dispositif doit être réalisé de telle manière que par une limitation de la course de retour du premier piston à une valeur nominale, il doit pouvoir agir comme dispositif de rattrapage de jeu pour compenser l'usure des garnitures de frein.Enfin, le dispositif doit pouvoir être assemblé à partir d'éléments constitutifs simples et robustes de façon à pouvoir être fabriqué à bas prix et n'exiger que peu d'entretien tout en assurant un fonctionnement sûr. A A cet effet, le frein à disque pour véhicules selon l'invention, est essentiellement caractérisé par le fait que la broche porte, à son extrémité qui est opposée à celle par laquelle elle est vissée audit premier piston, un pignon qui engrène avec une crémaillère coulissant dans l'étrier et prévue sur un second piston perpendiculaire à l'axe de la broche, que ledit second piston est susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression dans le sens de dévissage de la broche du premier piston, qu'entre la crémaillère et l'étrier de frein est disposé un élément de friction qui est, dans la direction de déplacement de la crémaillère, monté de façon à être entraîné par friction par l'étrier ou par la crémaillère, alors qu'il est susceptible de se déplacer, avec peu de friction par rapport à la crémaillère ou à l'étrier, sur une course de desserrage limitée , et qu'entre les éléments entre lesquels existe la faible friction est armé un ressort chargeant directement ou indirectement la crémaillère dans sa direction de déplacement correspondant au desserrage du frein. Suivant une première forme de réalisation, le frein à disque selon l'invention est caractérisé par le fait que la crémaillère et le second piston sont réalisés sous la forme d'un élément tubulaire coulissant avec étanchéité dans l'étrier, susceptible d'être chargé en milieu sous pression dans la direction correspondant au freinage, ledit élément tubulaire étant fermé par un fond du côté sur lequel s'exerce la pression dudit milieu sous pression et la crémaillère étant ménagée dans la paroi de l'élément tubulaire dans l'extrémité ouverte duquel passe un boulon solidaire de l'étrier et sur lequel est monté à friction l'élément annulaire à friction, que ledit élément à friction coulisse, avec peu de friction, dans l'élément tubulaire, entre deux butées avec un jeu correspondant à la course de desserrage, et que le ressort est armé entre l'élément à friction et l'extrémité fermée de l'élément tubulaire. Une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention est caractérisée par le fait que l'élément tubulaire coulisse avec étanchéité, par les portions de ses extrémités voisines de la crémaillère dans un alésage cylindrique de l'é- trier, qui est relié, par l'intermédiaire de l'espace de l'é trier dans lequel est situé le pignon, à la chambre par l'intermédiaire de laquelle ledit premier piston est chargé. Suivant une variante, le frein à disque selon l'invention est caractérisé par le fait que le vissage se fait à l'aide d'un filetage auto-bloquant, et que l'appui (surface annulaire) de la broche contre l'étrier est réalisé sous la forme d'un accouplement à rotation. Enfin, une autre variante est caractérisée par le fait que l'étrier est monté de façon à pouvoir se déplacer transversalement-par rapport au disque de frein et ne reçoit que dans une seule de ses branches, un premier piston, une broche et une crémaillère avec le second piston (élément tubulaire. Suivant une autre variante, l'étrier de frein est accouplé, à l'aide d'un dispositif de rappel (corps annulaire) mobile avec transmission de forces de friction et provoquant une course de rappel élastique et limitée, à un élément constitutif fixe. A titre d'exemple , on a décrit ci-dessous et représenté schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation d'un frein à disque selon l'invention. La figure 1 est une coupe du frein à disque selon la ligne I-I de la figure 2. La figure 2 est une coupe de la figure 1 selon la ligne Il-Il. La figure 3 est une vue élévation d'un frein à disque représenté en coupe partielle. Dans les dessins, on a représenté un disque de frein I sur lequel est engagé , par l'extérieur, un étrier de frein 2 ayant la forme d'un U. L'une des branches 3 de l'étrier de frein 2 porte contre une plaque de support 4 qui est munie d'une garniture de frein (garniture de friction) 5 susceptible d'être appliquee contre le disque de frein 1. Dans la branche opposée 6 de l'étrier de frein 2 est monte , de manière à pouvoir se déplacer parallèlelement à l'axe du disque de frein , un premier piston 7 qui porte contre une plaque de support 4' mobile dans l'étrier de frein 2; ladite plaque de support 4' est munie d'une garniture de frein 5' susceptible d'être appliquée contre le disque de frein, en face de la garniture de frein 5. Par ailleurs, le piston 7 qui estguidé,sans pouvoir tourner, à l'aide d'un dispositif non représenté qui peut par exemple être un guidage à gorge et à ressort, par rapport à étrier de frein 2 ou à la plaque de support 4', limite une chambre de charge 8 qui est susceptible d'être remplie avec un milieu sous pression par l'intermédiaire d'un raccord 9. Le piston 7 a la formez d'un piston en cuvette, ouvert vers la chambre de charge 8, la paroi intérieure cylindrique de ce piston étant pourvue d'un filetage 10 à filet auto-bloquant et dans lequel est vissée une broche filetée 11.La broche filetée Il porte, du côté qui est éloigné du disque de frein 1, un appendice de plus faible diamètre 12 qui est susceptible de coulisser et de tourner dans une ouverture 13 de la branche 6, fermée vers 11 extérieur, une grande partie de cet appendice étant pourvue d'une denture de pignon 14. La broche filetée 11 est pourvue, au niveau où se situe le passage entre sa section pourvue du filetage et l-'appendice 12, une surface annulaire 15 à l'aide de laquelle la broche filetée 11 porte contre une surface correspondante de l'étrier 2. Cet appui constitue un accouplement qui est capable d'empêcher la rotation de la broche filetée. Ainsi que cela ressort nettement de la figure 2, la denture de pignon 14 engrène avec une denture rectiligne ou crémaillère 16 qui est prévue, en direction longitudinale, sur la périphérie d'un élément tubulaire 17 qui constitue un second piston. L'élément tubulaire 17 est mobile longitudinalement, et suivant une direction qui est perpendiculaire à l'axe du disque de frein 1, dans une ouverture 18 de l'étrier de frein 2; près de ses deux extrémités qui sont voisines de la denture 16, l'élément tubulaire est guidé avec étanchéité, à l'aide des bagues d'étanchéité 19. D'une part, l'élément tubulaire 17 est obturé par un fond 20, et la chambre de l'ouverture ou du dégagement 18, qui est limitée par le fond 20, représente une chambre de cylindre 21 qui est susceptible d'être chargée en milieu sous pression, par l'intermédiaire dtun raccord 22. Dans l'extrémité ouverte de l t élément tubulaire 17 pénètre un boulon qui est solidaire de l'étrier de frein 2, et sur lequel coulisse, avec transmission de forces de friction, une bague de blocage 24.Cette dernière est guidée avec -jeu par rap port au cylindre intérieur de l'élément tubulaire 17, et elle est de ce fait déplaçable avec une faible friction par rapport audit élément tubulaire; de part et d'autre de la bague de serrage ou de blocage 24, l'élément tubulaire 17 est pourvu de butées 25 et 26qui limitent le déplacement de la bague de serrage ou de blocage 24 par rapport à 11 élément tubulaire 17, à une course de desserrage s. Entre la bague de blocage 24 et le fond 20 est armé un ressort 27. De part et d'autre de l'étrier de frein 2, est situé un élément 29 qui est solidaire du véhicule dans lequel est fixé un boulon 30 qui est parallèle à l'axe du disque de frein et qui s'étend des deux côtés au-delà de l'élément 29 (voir figure 3). L'étrier de frein 2 est pourvu sur chacun de ses côtés d'une paire d'oeillets 31, 32 entourant avec un jeu axial important un élément 29, ladite paire d'oeillets étant traversée par le boulon 30. Les oeillets 31 qui se situent du côté de la plaque de support 4 sont mobiles axialement, avec un faible jeu, sur le boulon 30.Les oeillets 32 situés de l'autre côté entourent le boulon 30 avec un jeu important; dans chacun de ces oeillets est monté un corps annulaire 33 fait avec un matériau élastique et mis en place avec une tension radiale préalable, chacun des dits corps annulaires étant maintenu dans l'oeillet correspondant 32, par une bague 34 fixée dans l'oeillet 32 et empêchant le corps annulaire de se déplacer axialement. Lorsque le frein est desserré, tous les éléments du frein à disque assument leurspositiotel1es quelles ressortent des figures. Les garnitures de frein ou de friction 5 et 5' se situent à une telle distance du disque de frein l,que l'etner de frein 2 est maintenu dans sa position par les corps annulaires 33, la face annulaire 15 de la broche Il porte contre l'é- trier de frein 2, et l'élément tubulaire 17 sé situe dans une position dans laquelle il porte par sa bague de serrage ou de blocage 4 contre la butée 26 située du côté ouvert dudit élément tubulaire. Pour un freinage, la chambre 8 est remplie avec un milieu sous pression, par l'intermédiaire du raccord 9, et de ce fait le premier piston 7 est déplacé vers la gauche dans la figure 1, alors que l'étrier de frein 2 est refoulé vers la droite. Les deux garnitures de frein 5 et 5' sont appliquées contre le disque de frein 1. Lors du déplacement relatE u premier piston 7 par rapport à l'étrier de frein 2, la r > rrLe filetée est entraînée, par l'intermédiaire de son vissage, par le piston 7 et est également déplacée axialement vers la gauche par rapport à l'étrier de frein 2, la face annulaire 15 de la broche se dégageant de l'étrier de frein 2. Sans rotation de l'appendice 12 et sans déplacement longitudinal de l'élément tubulaire 17, la denture de pignon 14 passe partiellement sur la denture 16.Lors du déplacement de l'étrier de frein 2 par rapport aux éléments 29, les corps annulaires 33 sont, par suite de leur liaison par friction avec les boulons 30, élastiquement déformés pour une plage qui correspond à un déplacement de l'étrier 2 dans les limites d'une course de serrage normal , et ne sont déplacéssur les boulons 30 qued'une quantité qui correspond à la course d'usure, si, par suite d'une usure de la garniture de frein 5, la course de l'étrier de frein 2 a augmenté d'une course correspondant à l'usure. Par l'intermédiaire du raccord 22, la chambre de cylindre 21 est également chargée en milieu sous pression, en sorte que l'élément tubulaire 17 qui sert de second piston est déplacé vers la gauche selon la figure 2.Lors de ce déplacement, la broche Il subit, à l'aide de la denture 16 et de la denture de pignon 14,une rotation telle qu'elle se dévisse vers la droite selon la figure 1, hors du premier piston 7, jusqu'à ce que la face annulaire 15 vienne à nouveau porter contre l'étrier de frein 2. Pendant le déplacement de l'élément tubulaire 17, le ressort 27 est armé car la bague de coincement 24 conserve sa position du fait de sa friction avec le boulon 23, la butée 26 se détachant alors de la bague de serrage 24. Lors de freinages qui ne nécessitent pas un rattrapage du jeu dû à une usure, l'élément tubulaire 17 est déplacé, pendant le dévissage de la broche 11 jusqu'à l'application de la face annulaire 15 contre l'étrier de frein 2, d'une course vers la gauche selon la figure 2 qui correspond au maximum à la course de desserrage s. Si, pendant le serrage, il faut ajuster une course d'usure, l'élément tubulaire 17 porte, après une course qui cor -respondà la course de desserrage s, par sa butée 25, contre la bague de serrage 24, et se déplace en entraînant cette dernière sur une course supplémentaire qui correspond à la course d'usure, ce déplacement s'opérant vers la gauche jusqu'à ce que, dans ces conditions, la face annulaire 15 bute contre l'étrier de frein 2.Ensuite, on peut vider les chambres 8 et 21; le premier piston s'appuie alors, par l'intermédiaire du filetage 10 qui ne se visse pas du fait de son caractère auto-bloquant, contre la broche filetée 11 qui est appliquée par sa face annulaire 15 contre l'étrier de frein 2 et est de ce faitempêché de tourner. Le serrage du frein à disque est de ce fait maintenu, même après disparition-de la charge en milieu sous pression. Par l'intermédiaire de la denture de pignon 14, l'élément tubulaire 17 est maintenu dans sa postion,le ressort 27 étant ar mé. Pour desserrer le frein à disque, la chambre 8 est à nouveau chargée en milieu sous pression, et de ce fait le piston 7 est refoulé vers la gauche dans la-figure 1 et la broche filetée l1 est dégagée de la force d'application pour le piston 7. I1 en résulte que la face annulaire 15 n'est plus appliquée contre l'étrier de frein 2, et la broche filetée ll peut de ce fait tourner à nouveau. Sous l'effet de la force du ressort 27, l'élément tubulaire 17 est déplacé vers la droite selon la figure 2,jusqu'à ce qu'il vienne porter, par sa butée 26, contre la bague de serrage 24; ltélément tubulaire 17 peut donc se déplacer vers la droite sur une course qui est au maximum égale à la course de desserrage s.Lors de ce déplacement de l'élément tubulaire, la denture 16 et la denture de pignon 14 provoquent le vissage de broche ll vers la gauche de la figure 1 dans le piston 7 d'une valeur déterminée et qui correspond au maximum à la course nominale du frein à disque, la surface annulaire 15 se détachant alors de l'étrier de frein 2. Si l'on vide ensuite la chambre 8, le piston 7, entraînant la broche filetée 11, est déplacé axialement vers la droite dans la figure 1, jusqu'à ce que la surface annulaire 15 s'applique à nouveau contre l'étrier de frein 2. Pendant cette opération, les deux corps annulaires 33 se détendent en dépla çant en sens inverse l'étrier de frein 2 d'une quantité qui correspond à la déformation élastique qu'ils ont subie, ce déplacement s'opérant de manière que la garniture de frein 5 se détache du disque de frein 1 d'une faible course & ppli- cation. Lors du retour du piston 7, qui peut être provoquée, après disparition progressive de l'effort de serrage, par exem ple par déformation élastique de la bague d'etancheitE du piston ou par des forces élastiques supplémentaires, la garniture de frein 5' se détache du disque de frein 1 de la faible course d'application. On atteint ainsi l'état de départ et, par voie de conséquence, l'état de desserrage complet. Suivant une variante, il est possible de monter rigidement l'étrier de frein 2 et de munir ses deux branches 3 et 6 avec les dispositifs qui ont été précédemment décrits pour le bras 6. De plus, il est possible d'utiliser, à la place de llé- lément tubulaire 17, une crémaillère normale, déplaçable par un piston. A la place de la bague d'étanchéité 24 il est possible d'utiliser un corps de coincement monté sur le boulon 23, mobile avec friction sur l'élément tubulaire 17 et déplaçable avec peu de friction entre des butées. Le ressort 27 doit alors être monté de telle manière entre ce corps de coincement et lletrier de frein 2 que ce ressort tende à déplacer le corps de coincement dans l'élément tubulaire. REVENDICATIONS 1) Frein à disque pour véhicules, plus particulièrement pour véhicules routiers, du type comportant un étrier de frein en U entourant un disque de frein et dans au moins l'une des branches duquel est monté un premier piston mobile parallèlement à ltaxe du disque de frein, mais empêché de tourner et susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression dans sa direction d'application contre une mâchoire de frein mobile dans l'étrier, ledit piston possédant un appui dans la direction opposée à celle de l'application et étant vissé sur une broche tourillonnée dans l'étrier, caractérisé par le fait que ladite broche (10) porte, à son extrémité qui est opposée à celle par laquelle elle est vissée audit premier piston, un pignon (14) qui engrène avec une crémaillère (denture 16) coulissant dans l'étrier et prévue sur un second piston (17) perpendiculaire à l'axe de la broche, que ledit second piston est susceptible d'être chargé avec un milieu sous pression dans le sens du dévissage de la broche du premier piston (7), qu'entre la crémaillère et l'étrier de frein est disposé un élément de friction (24) quiet, dans la direction de déplacement de la crémaillère, monté de façon à être entraîné par friction par l'étrier ou par la crémaillère, alors qu'il est susceptible de se déplacer, avec peu de friction par rapport à la crémaillère ou à l'étrier, sur une course de des-serrage limitée (s), et,qu'entre les éléments entre lesquels existe la faible friction est armé un ressort (27) chargeant directement ou indirectement la crémaillère dans sa direction de déplacement correspondant au desserrage du frein. 2) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la crémaillère et le second piston sont réalisés sous la forme d'un élément tubulaire (17) coulissant avec étanchéité dans l'étrier, susceptible d'être chargé en milieu sous pression dans la direction correspondant au freinage, ledit élément tubulaire (17) étant fermé par un-fond (20)du côté sur lequel s'exerce la pression dudit milieu sous pression et la crémaillère (16) étant ménagée dans la paroi de l'élément tubulaire (17) dans l'extrémité ouverte duquel passe un boulon (23) solidaire de l'étrier et sur lequel est monté friction l'élément annulaire à friction (24), que ledit élément à friction coulisse, avec peu de friction, dans l'élément tubulaire, entre deux butées (25, 26) avec un jeu (s) correspondant à la course de desserrage, et que le ressort (27) est armé entre l'élément à friction et l'extrémité fermée (fond 20) de l'élément tubulaire. 3) Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire (12) coulisse avec étanchéité, par les portions de ses extrémités voisines de la crémaillère (16),dans un alésage cylindrique (18) de l'étrier, qui est relié, par l'intermédiaire de l'espace (13) de l'étrier dans lequel est situé le pignon (14), à la chambre (8) par l'intermédiaire de laquelle ledit premier piston est chargé. 4) Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le vissage (filetage 10) entre le premier piston (7) et la broche (11) se fait à l'aide d'un filetage auto-bloquant et que l'appui (surface annulaire 15) de la broche (11) contre l'étrier est réalisé sous la forme d'un accouplement à rotation. 5) Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'étrier est monté de façon à pouvoir se déplacer transversalement par rapport au disque de frein etne reçoit que dans une seule (6) de ses branches, un premier piston (7), une broche (11) et une crémaillère avec le second piston (élément tubulaire 17). 6) Disque de frein selon la revendication 5,caractérisé par le fait que l'étrier de frein (2) est accouplé, à l'aide d'un dispositif de rappel (corps annulaire 33) mobile avec transmission de force de friction et provoquant une course de rappel eks- tique et limitée, à un élément constitutif fixe (29).