Brevet FR2411336A1 — publié le 19790706

L'invention se rapporte à un frein à disque prévu notamment pour équiper un véhicule automobile. L'invention se rapporte plus particulièrement à un frein à disque dans lequel un organe mobile, géneralement appelé étrier ou cadre, est reçu en-coulissement sur un organe support par l'intermédiaire d'au moins deux colonnettes circonférentiellement espacées. Dans ce type de frein, des moyens d'actionnement constitués par exemple par un moteur de frein hydraulique ou par un dispositif de commande mécanique sont disposés d'un côté d'un disque de frein de façon à solliciter directement un premier organe de friction contre une première face du disque, et par coulissement de l'organe mobile le long des colonnettes, un second organe de friction contre la seconde face du disque. Parmi les freins de ce type9 on peut distinguer principalement trois catégories selon que les deux organes de friction prennent ancrage directement sur l'organe mobile, directement sur l'organe support, ou encore que l'un des organes de friction prend ancrage sur l'organe mobile et que l'autre organe de friction prend ancrage sur l'organe support. I1 va de soi que, selon que l'on se trouve dans l'une ou l'autre de ces catégories, les efforts de freinage transmis à l'organe support par l'intermédiaire de lorga- ne mobile et des colonnettes sont sensiblement différents.Plus précisément, dans les freins à disque dans lesquels les deux organes de friction prennent ancrage sur l'organe mobile, la totalité des efforts de freinage est transmise au travers des colonnettes alors que, dans les autres cas, une partie des efforts de freinage est transmise directement de ltun des organes de friction ou de chacun des organes de friction à l'organe support.Cependant, il est bien connu des spécialistes du freinage que, même dans le cas où les deux organes de friction prennent ancrage directement sur l'organe support, une partie des efforts engendrés lors du freinage est transmise au travers de l'organe mobile et des colonnettes par suite des forces de frottement extrêmement importantes engendrées lors du freinage entre la partie active des moyens d'actionnement, c'est-à-dire le piston lorsque ceux-ci sont constitués par un moteur de frein hydraulique, et l'un des organes de friction d'une part, et l'organe mobile et l'autre organe de friction d'autre part.Quel que soit le type de frein, les colonnettes assurent donc toujours la transmission d'au moins une partie des efforts engendrés lors du freinage. I1 ressort de cette remarque générale que les surfaces de coulissement des colonnettes assurant la trarzsmis- sion de cet effort de freinage doivent être aussi longues que possible afin d'assurer une bonne répartition de ces efforts. L'augmentation de la longueur des colonnettes permet également de limiter le basculement de l'étrier dans un plan sensiblement parallèle au plan du disque qui résulte de la mise en oeuvre du frein à-un angle aussi faible que possible. On contact des freins à colonnettes dans lesquels ce résultat est obtenu en disposant les colonnettes au-delà de la périphérie du disque. Une telle disposition présente en effet le double avantage d'autoriser des surfaces de coulissement relativement grandes et de limiter le décalage axial de ces surfaces par rapport au disque, ce qui conduit à diminuer les efforts axiaux tendant à faire pivoter l'étrier et à diminuer l'angle de pivotement de ce dernier pour un jeu déterminé au niveau des colonnettes. Une telle disposition présente cependant l'inconvénient d'augmenter l'encombrement radial du frein. En outre elle conduit à un échauffement rapide du frein. On contact par ailleurs des freins à disque dans lesquels les colonnettes sont disposées d'un seul côté du disque, ce qui permet à la fois de réduire l'encombrement du frein et de limiter son échauffement. Cependant, cette disposition présente l'ineons4- nient de limiter la longueur des surfaces de coulissement définies sur les colonnettes à des valeurs relativement petites et de décaler ces surfaces axialement par rapport au disque. L'invention propose un frein permettant de remédier aux inconvénients des deux types de frein qui viennent d'être mentionnés tout en cumulant les avantages présents par chacun de ces freins. Dans ce but, et conformément à l'invention, il est proposé un frein à disque pour véhicules, comprenant un organe mobile reçu en coulissement sur un organe support par l'intermédiaire d'au moins deux colonnettes circonférentiellement espacées, des moyens d'actionnement étant prévus pour solliciter directement un premier organe de friction contre une première face d'un disque de frein et, par coulissement de l'organe mobile, parallèlement à l'axe du disque, un second organe de friction contre la seconde face du disque, chacune des colonnettes définissant une surface de coulissement assurant la transmission à l'organe support d'une partie des efforts communiqués à l'organe mobile lors de la venue en contact des organes de friction avec les faces correspondantes du disque, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la surface de coulissement définie par l'une des colonnettes est décalée par rapport.à la surface de coulissement de l'autre colonnette parallèlement à l'axe du disque. Selon un autre aspect de l'invention, les colonnettes sont disposées à l'intérieur de la périphérie du disque. Dans ce cas, les colonnettes peuvent être disposées du même c8té du disque que les moyens d'actionnement, ou encore de part et d'autre du disque. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la Figure 1 représente une vue en plan d'un frein à disque réalisé conformément aux enseignements de la présente invention, - la Figure 2 représente une vue en coupe partielle selon la ligne 2-2 de la Figure 1, - la Figure 3 représente une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la Figure 1, - la Figure 4 représente une vue en plan d'un frein à disque réalisé conformément à un autre mode de réalisation: de l'invention, et - la Figure 5 représente une vue de dessus, en coupe partielle, du frein à disque représenté sur la Figure 4. Le frein à disque représenté sur les Figures 1 à 3 comporte un organe support 10 prévu pour être associé à une partie fixe du véhicule (non représentée) et constitué dans le mode de réalisation représenté par une plaque sensiblement plane disposée au voisinage d'un disque 12 prévu pour être associé en rotation à une roue du véhicule (non représentée). La plaque support 10 est sensible- ment parallèle aux faces 14 et 16 du disque 12 et reçoit en coulissement par l'intermédiaire de deux colonnettes circonférentiellement espacées 18 et 20 un organe mobile ou étrier 22 chevauchant le disque 12. Les axes des colonnettes 18 et 20 sont sensiblement parallèles à l'axe du disque 12 et les colonnettes 18 et 20 sont disposées entre la plaque support 10 et des bras 24 et 26.définis dans l'étrier 22 en vis-å-vis de la plaque 10 et disposés en éloignement du disque 12 par rapport à cette dernière.Comme le montre en particulier la Figure 2,1'étrier 22 comporte du côté du disque 12 sur lequel sont disposées les colonnettes 18 et 20, c'est-à-dire en vis-à-vis de la face 14, des moyens dtactionnement 28 constitués dans le mode de réalisation représenté par un moteur de frein hydraulique comprenant un piston 30 monté coulissant à l'intérieur d'un alésage 32 défini dans l'étrier 22 et sensible à la pression régnant dans une chambre de commande 34 susceptible d'être reliée à une source de fluide sous pression telle que, par exemple, le mattre-cylindre du véhicule.Le piston 30 est disposé de façon à solliciter directement un premier organe de friction 36 contre la face 14 du disque 12 lorsque du fluide sous pression est admis dans la chambre 74. Par réaction au travers de l'étrier 22 entraînant le coulissement de ce dernier le long des colonnettes 18 et 20, lté- trier 22 est susceptible de se déplacer vers la droite en considérant la Figure 2 pour solliciter un second organe de friction 38 contre la face 16 du disque 12. Comme le montre en particulier la Figure 1, les organes de friction 36 et 38 sont supportés en coulissement et en ancrage par les bords circonférentiellement espacés 40 et 42 d'une ouverture radiale ménagée dans 11 étrier 22 au-dessus de la périphérie du disque 12.En outre, un ressort anti-bruit 43, en fil métallique, peut être associé à chacun des organes de friction 36 et 38 pour empêcher ces derniers de vibrer et diminuer ainsi les bruits générés lors du freinage. Conformément à l'invention, les surfaces de coulissement des colonnettes 18 et 20 sont décalées l'une par rapport à l'autre parallèlement à l'axe du disque. Dans le mode de réalisation représenté, et comme le montre en particulier la Figure 3, ce résultat est obtenu par le fait que la colonnette 18 est associée au bras 24 de l'étrier 22, alors que la colonnette 20 est associée à la plaque 10 de l'organe support. Plus précisément, la colonnette 18 est constituée par un manchon cylindrique 44 associé au bras 24 de l'étrier 22 au moyen d'une vis 46 traversant librement un alésage 48 défini dans le bras 24 et coopérant par un filetage 50 avec le manchon 44. Le manchon 44 est lui-mEme reçu en coulissement dans un alésage 52 défini dans la plaque 10 de l'organe support. En outre, un bottier ou capot amovible 54 est disposé autour de la partie de la plaque 10 dans laquelle est formé l'alésage 52 et comporte deux bagues d'étanchéité annulaires 56 et 58 qui viennent engager d'une part les faces opposées 60 et 62 de la plaque 10, et d'autre part la surface externe 64 du manchon 44 de façon à assurer 1' étanchéité des surfaces en contact du manchon 44 et de l'alésage 52. De même que la colonnette 18, la colonnette 20 comprend un manchon 66 associé à la plaque 10 au moyen d'une vis 68 traversant librement un alésage 70 formé dans le manchon 66 et fixé à la plaque 10 au moyen d'un filetage 72. Le manchon 66 est reçu en coulissement dans un alésage 74 défini dans le bras 26 de l'étrier 22, et des moyens de coulissement constitués par des bagues d'étanchéité 76, d'un quelconque type connu, sont disposés de part et d'autre du bras 26 pour protéger les surfaces en contact du manchon 66 et -de l'alésage 74. Enfin, lorsque le disque 12 tourne dans le sens correspondans à la marche avant du véhicule désigné par une flèche A sur la Figure 1, il permet de définir la colonnette 20 comme colonnette avant du frein et la colonnette 18 comme colonnette arrière du frein, de telle sorte que la surface de coulissement définie entre le manchon 66 de la colonnette avant 20 et l'alésage 74 soit décalée en éloignement du disque 12 par rapport à la surface de coulissement définie entre le manchon 44 de la colonnette arrière 18 et l'alésage 52. Gracie à une telle disposition, l'encombrement axial et radial du frein est sensiblement identique à l'encombrement d'un frein à colonnette de type connu dans lequel les colonnettes sont disposées à l'intérieur de la périphérie du disque, et tout se passe comme si la longueur des surfaces de coulissement de. chacune des colonnettes 18 et 20 en contact avec les alésages 52 et 74 respectivement était plus grande qu'elle ne l'est en réalité par suite du décalage axial existant entre ces surfaces.En effet, tout se passe comme si les surfaces de coulissement de chacune des colonnettes étaient égales à leur surface de coulissement réelle augmentée de la surface de coulissement de l'autre colonnette axialement décalée par rapport à celle-ci Bien que l'encombrement axial du frein ne soit pas augmenté, il en résulte donc une diminution de l'angle de basculement de l'étrier 22 parallèlement à l'axe du disque dans le plan de la Figure 7 qui tend à se produire lors de la venue en engagement des organes de friction 36 et 38 avec les faces de friction 14 et 16 respectivement du disque 12, ainsi qu'une diminution des composantes axiales des efforts transmis aux colonnettes lors de cette venue en engagement. te frein à disque qui vient d'être'décrit en se référant aux Figures 1 à 3 fonctionne de la façon suivante Lorsque du fluide sous pression est communiqué du mattre- cylindre du véhicule (non représenté) à la chambre de commande 34 des moyens d'actionnement 28, le piston 30 est sollicité vers la gauche en considérant la Figure 2 de telle sorte que l'organe de friction 36 est amené en engagement de friction avec la face 14 du disque 12. Par suite de la liaison coulissante existant entre lté- trier 22 et l'organe support 10, l'étrier 22 coulisse alors vers la droite en considérant la Figure 2 le long des colonnettes 18 et 20 pour amener l'organe de friction 78 en engagement de friction avec la face 16 du disque 12. Une mise en oeuvre du frein est alors réalisée.Lors de cette mise en oeuvre, les efforts engendrés par la venue en contact des organes de friction avec les faces correspondantes du disque sont transmis à l'étrier 22 par le bord 40 de l'ouverture ménagée dans ce dernier lorsque le disque 12 tourne dans le sens indiqué par la flèche A sur la Figure 1. Les efforts ainsi communiqués à l'étrier 22 sont transmis au travers de chacune des colonnettes 18 et 20 à la plaque 10. Simultanément, un couple de basculement est engendré qui tend à faire pivoter l'étrier 22 dans le plan de la Figure 3 et transmet au travers de chacune des colonnettes une force axiale sensiblement égale et opposée.Par suite du décalage axial des surfaces de coulissement des colonnettes 18 et 20, on comprendra que ces composantes axiales sont sensiblement réduites par rapport à un frein dans lequel les surfaces de coulissement des colonnettes ne sont pas décalées, par suite de l'allongement de la distance séparant les points d'application de ces forces axiales résultant du décalage axial des colonnettes. Pour la même raison, on comprendra que pour un jeu donné entre les manchons 44 et 66 et les alésages 52 et 74 correspondants, ce décalage des surfaces de coulissement permet de limiter l'angle de basculement du frein à une valeur sensiblement inférieure au basculement autorisé dans un frein à disque à colonnettes non décalées. Dans le mode de réalisation des Figures 4 et 5, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel des numéros de référence identiques, augmentés de 100, ont été utilisés pour désigner des éléments remplissant la même fonction que dans le mode de réalisation des Figures 1 à 3. Dans le mode de réalisation des Figures 4 et 5, le support fixe 110 présente sensiblement la forme d'un U chevauchant le disque 112 et supporte en coulissement par l'intermédiaire de deux colonnettes 118 et 120 un étrier 122. L'étrier 112 comporte des moyens d'actionnement (non représentés) susceptibles de solliciter directement un premier organe de friction 136 contre la face 114 du disque 112 et, par réaction au travers de l'étrier 122, un second organe de friction 138 contre la face 116 du disque 112. Dans ce mode de réalisation de l'invention, les moyens d'actionnement (non représentés),ainsi que la colonnette 120, sont disposés en vis-à-vis de la face 114 du disque 112 alors que la colonnette 118 est disposée en vis-à-vis de la face 116 du disque 112. Cependant, comme dans le mode de réalisation précédent, les colonnettes 118 et 120 sont circonférentiellement espacées et disposées à l'intérieur de la périphérie du disque 112 respectivement entre un bras 124 de l'étrier 122 et l'organe support 110 d'une part, et entre un. bras 126 de l'étrier 122 et l'organe support 110 d'autre part. En outre, dans ce mode de réalisation, les organes de friction 136 et 1-38 sont montés directement dans des fenêtres ménagées dans l'organe support en forme de U 110 de telle sorte que la plus grande partie des efforts de freinage engendrés lors de la venue en contact de frottement des organes 136 et 138 avec le disque 112 est transmise directement à l'organe support 110. Comme dans le mode de réalisation précédent, la colonnette 118 compose d'un manchon 144 associé à l'organe support 110 au moyen d'une vis 146 traversant librement un alésage 148 formé dans le manchon 144 et associé par un filetage 150 à l'organe support 110. Le manchon 144 est reçu en coulissement dans un alésage 152 défini dans le bras 124 de l'étrier 122 et des manchons d'étanchéité 154 sont disposés entre le bras 124 et le manchon 144 pour protéger les surfaces de coulissement définies entre ce dernier et l'alésage 152 formé dans le bras 124. La colonnette 120 comprend une partie cylindrique 166 reçue de façon coulissante dans un alésage 174 défini dans le bras 126 de l'étrier 122 et susceptible d'être vissée par sot extrémité 172 dans l'organe support 110 au moyen de méplats 168 permettant de visser la colonnette 120 au moyen d'un outil approprié. En outre, des manchons d'étanchéité 176 sont également disposés entre la surface externe de la partie cylindrique 166 et le bras 126 de l'étrier 122 pour protéger les surfaces de coulissement-définies entre la partie cylindrique 166 et l'alésage 174. Enfin, on remarquera que la longueur de la surface de coulissement de la colonnette avant 120 est supérieure à la longueur de la surface de coulissement de la colonnette arrière 118 lorsque le disque 112 tourne dans le sens correspondant à la marche avant du véhicule désigné par la flèche A' sur la Figure 4. Le fonctionnement du frein décrit en se référant aux Figures 4 et 5 est sensiblement le même que celui du frein décrit en se référant aux Figures 1 à 3. il diffère principalement de ce dernier par le fait que la plus grande partie des efforts engendrés lors de la venue en contact de friction des organes de friction 176 et 138 avec les faces 114 et 116 du disque 112 est transmise directement à l'organe support 110. Cependant, il est bien connu des spécialistes du freinage que dans un frein de ce type, une partie des efforts engendrés lors du freinage est transmise à l'étrier par suite des forces de frottement importantes existant entre le piston 30 et l'étrier 22 et les organes de friction 36 et 38 lors de la mise en oeuvre du frein.Par conséquent, une partie des efforts de freinage est transmise au travers de l'étrier et par l'intermédiaire des colonnettes 118 et 120 à l'organe support 110. La partie des effort ainsi transmise par l'étrier 122 est partagée entre les colonnettes 118 et 120 et génère un couple de basculement tendant à faire pivoter l'étrier 122 dans le plan de la Figure 5, et la disposition des colonnettes 120 et 118 de part et d'autre du disque 112 ayant pour conséquence le décalage axial des surfaces de coulissement de ces colonnettes permet comme dans le mode de réalisation précédent de diminuer l'angle de basculement de l'étrier et de réduire sensiblement les composantes axiales résultant de ce couple de basculement. On comprendra que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et peut être utilisée sur tout frein à disque dans lequel un étrier ou cadre est monté coulissant sur un organe support au moyen de colonnettes circonfé rentiellement espacées, quel que soit le procédé d'ancrage des organes de friction, que les colonnettes soient associées à l'étrier ou à l'organe support, ou encore quelle que soit la forme particulière prise par les colonnettes. REVENDICATIONS 1. Frein à disque pour véhicule, comprenant un organe mobile reçu en coulissement sur un organe support par l'intermédiaire d'au moins deux colonnettes circonférentiellement espacées, des moyens d'actionnement étant prévus pour solliciter directement un premier organe de friction contre une première face d'un disque de frein et, par coulissement de l'organe mobile parallèlement à l'axe du .disque, un second organe de friction contre la seconde face du disque 7 chac- une des colonnettes définissant une surface de coulissement assurant la transmission à l'organe support d'une partie des efforts communiqués à l'organe mobile lors de la venue en contact des organes de friction avec les faces correspondantes du disque, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la surface de coulissement définie par l'une des colonnettes est décalée par rapport à la surface de coulissement définie par l'autre colonnette, parallèlement à l'axe du disque, et en ce que lesdites colonnettes sont disposées à l'intérieur de la périphérie du disque. 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites colonnettes et les moyens d'actionnement sont disposés d'un même c8té du disque. 7. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que le disque définit, lorsqu'il tourne dans le sens correspondant à la marche avant du véhicule, une colonnette avant et une colonnette arrière, au moins une partie de la surface de coulissement définie par la colonnette avant étant décalée en éloignement du disque par rapport à la surface de coulissement définie par la colonnette arrière. 4. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'une desdites colonnettes est associée à l'organe support, tandis que l'autre colonnette est associée à l'organe mobile. 5. Frein à disque selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe support comporte une plaque disposée au voisinage du disque et en ce que l'organe mobile comporte deux bras circonféren tiellement espacés disposés en vis-à-vis de la plaque et décalés en éloignement du disque par rapport à celle-ci, lesdites colonnettes étant disposées entre les bras de l'organe mobile et la plaque de l'organe support. 6. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites colonnettes sont disposées de part et d'autre du disque. 7. Frein à disque selon la revendication 6, caractérisé en ce que'le disque définit lorsqu'il tourne dans le sens correspondant à la marche du véhicule une colonnette avant et une colonnette arrière, la colonnette avant étant disposée du même côté du disque que les moyens d'actionnement, alors que la colonnette arrière est disposée de l'autre c8té du disque. 8. Frein à disque selon l'une quelconque des revendication 3 ou 7, caractérisé en ce que la longueur de la surface du coulissement de la colonnette avant est supérieure à la longueur de la surface de coulissement de la colonnette arrière. 9. Frein à disque selon l'une quelconque des revendicatinns 6 ou 7, caractérisé en ce que l'organe support comporte une partie chevauchant le disque et en ce que l'organe mobile comporte deux bras circonférentiellement espacés, disposés de part et d'autre du disque, en vis-à-vis de ladite partie de l'organe support et décalés en éloignement du disque par rapport à cette dernière, lesdites colonnettes étant disposées entre les bras de l'organe mobile et ladite partie de l'organe support. 10. Frein à disque selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites colonnettes sont associées à l'organe support. 11. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une desdites colonnettes comprend un manchon cylindrique associé par des moyens de fixation démontables à l'organe support ou à l'organe mobile et reçu de façon coulissante dans un alésage correspondant défini dans l'organe mobile ou dans l'organe support respectivement. 12. Frein à disque selon larevendication 11, caractérisé en ce que l'une au moins desdites colonnettes est reçue de façon coulissante dans un alésage défini dans une patte de l'organe mobile ou de l'organe support, ladite patte définissant deux faces opposées sur lesquelles débouche ledit alésage, un bottier amovible étant monté sur ladite patte et coopérant avec les faces opposées de cellesci e7; avec la surface de coulissement de ladite colonnette au moyen ue joints d'étanchéité annulaires associés audit boîtier.