Brevet FR2393981A1 — publié le 19790105

L'invention concerne un frein à disque susceptible d'équiper un véhicule automobile. L'invention.se rapporte plus particulièrement à un frein à disque dans lequel un organe mobile comprenant des moyens de commande et au moins deux éléments de friction est monté pivotant sur un organe support par l'intermédiaire de deux rotules, chacun des éléments de friction comprenant une surface de friction susceptible de coopérer avec un disque tournant lors de la mise en oeuvre des moyens de commande, chaque rotule comprenant une partie sphérique reçue de façon pivotante dans un premier desdits organes et une tige permettant d'associer la partie sphérique au second organe. Bes freins à disque de ce type, qui sont généralement appelés freins à disque pivotants, présentent des avantages appréciables par rapport aux freins à disque généralement appelés coulissants dans lesquels l'organe mobile se déplace le long de colonnettes ou de clavettes de guidage disposées parallèlement à l'axe du disque. En effet, dans les freins à disque coulissants, il est particulièrement délicat de protéger contre la oerrosion les surfaces de coulissement au fur et à mesure de l'usure des garnitures associées aux éléments de friction. Cette difficulté réside essentiellementedans le fait que le déplacement de l'orga- ne mobile nécessite qu'une grande partie des surfaces de guidage soit découverte.Pour remédier à cet inconvénient, il est nécessaire dans ce type de frein de prévoir des dispositifs de protection contre la corrosion relativement complexes et fragiles qui accroissent sensiblement le prix de revient du frein et les risques de blocage de 11 organe mobile. Au contraire, les freins à disque pivotants sont d'une conception telle que les surfaces de pivotement peuvent être complètement recouvertes ou tout au moins que les surfaces découvertes peuvent Qtre sensiblement réduites. Cependant, les freins à disque pivotants sont assez peu utilisés car ils-présentent l'inconvénient autre relativement fragiles au niveau de leurs rotules qui ont à supporter tout L effort de freinage engendré par le contact de frottement des e enis ia friction avec le disque. L'qavention propose de remédier à cet inconvénient grace à UnC disposition particulière des rotules permettant de bénéficier de la capacité maximum de résistance de celles-ci lors du freinage. Selon l'invention, un frein à disque du type défini précédemment est caractérisé en ce que chacune des tiges définit un axe situé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'aie du disque, l'axe de chacune des tiges étant de plus sensiblement perpendiculaire à la projection dans ledit plan dlun axe joignant le centre géométrique des surfaces de friction et le centre géométrique de la tette de la rotule correspondante. Une telle orientation des tiges de rotule permet de diminuer sensiblement les dimensions de cees-ci lorsque les caractéristiques du frein définissent une résistance maximum prédéterminée ou encore d'augmenter cette résistance si les dimensions de la rotule ne sont pas modifiées. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan, en coupe partielle, d'un frein à disque réalisé conformément aux enseignements de la présente invention, et - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1. Be frein à disque représenté sur les dessins comporte un organe support fixe 10 sur lequel un ensemble mobile désigné par la référence générale 12 est monté pivotant par l'interné- diaire de deux rotules désignées par la référence générale 14. ='organe mobile 12 comporte un étrier 16 chevauchant un disque tournant 18, non représenté sur la figure 1. L'étriper 16 comporte dans sa partie chevauchant le disque 18 une ouverture 20, sensiblement rectangulaire, dont les bords axiaux définissent des clavettes de guidage 22 sur lesquelles sont reçus en coulissement et en ancrage deux éléments de friction 24 et 26 disposés de part et d'autre du disque 18. Chacun deys éléments de friction 24 et 26 comporte uneplaque support de garniture et une garniture de friction, cette dernière étant susceptible de venir en contact de frottement avec les faces 28 et 30 du disque 18 lorsque les moyens de commande désignés par la référence générale 32 sont mis en oeuvre. Bes moyens de commande 32 sont associés à l'étrier 16 et sont constitués essentiellement dans le mode de réalisation représenté par un piston 34 monté coulissant dans un cylindre 36 pour définir à l'intérieur de ce dernier une chambre de commande 38 susceptible d'être reliée à une source de fluide sous pression telle que par exemple, le maitre-cylindre du véhicule (non représenté). Be piston 74 coopère directement avec l'élément de friction 26 pour solliciter celui-ci vers la face de friction 70 du disque 18, l'engagement de friction de l'élément de friction 24 avec la face 28 du disque 18 étant commandé par le pivotement de l'étrier 16 autour des rotules 14. Comme le montre plus particulièrement la figure 1 chacune des rotules comporte une partie sphérique 40 reçue de façon pivotante dans un orbite en deux parties 42 disposée dans un alésage 44 formé à l'extrémité d'un bras 46 de l'étrier 16 prolongeant le cylindre 36. Chacune des rotules 14 comporte également une tige 48 qui traverse un alésage 50 formé dans la partie sphérique 40, et dont une extrémité 52 est filetée et reçue dans un trou taraudé 54 formé dans l'organe support fixe 10. Lvextré- mité opposée de chacune des tiges 48 comporte une tête 56 susceptible de recevoir un outil de montage approprié. Dans le mode de réalisation représenté, les tiges 56 sont de forme hexagonale.La partie sphérique 40 de chaque rotule 14 est immobilisée par rapport à la tige 48 correspondante entre une surface 58 définie sur la tête 56 de cette dernière et une surface 60 définie sur la tâte 56 de cette dernière et une surface 60'définie sur l'organe support fixe 10. En outre, un joint de friction annulaire 62 est disposé dans une gorge formée dans la partie sphérique 40 de chaque rotule 14 dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la tige 48 correspondante. Deux demi-coquilles 64, en matériau souple et étanche tel que du caoutchouc, sont disposées dans des gorges définies dans chacune des parties sphériques 40 de part et d'autre du bras 46 correspondant et viennent engager ce dernier de façon étanche. Les demi-coquilles 64 assurent ainsi la protection contre la corrosion des surfaces en contact de la partie sphérique 40 et des orbites 42 quelle que soit l'orientation de l'ensemble mobile 12 par rapport à l'organe support fixe 10. Conformément à l'invention, on remarquera que l'axe X-X de chacune des tiges 48 est situé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du disque 18, qui correspond au plan de coupe sur la figure 1. L'axe X-X de chacune des tiges 48 est de plus sensiblement perpendiculaire à la projection dans ce plan d'un axe Y-Y joignant le centre géométrique A des surfaces des surfaces de friction définies par les éléments de friction 24 et 26 et le centre géométrique 3 de la partie sphérique 40 de la rotule 14 correspondante. De préférence, l'axe Y-Y correspondant à chacune des rotules 14 passe par le bras 46 supportant celle-ci.Grâce à une telle disposition, l'effort de freinage F engendré au point A par la venue en contact des éléments de friction 24 et 26 avec les faces de friction 28 et 70 du disque 18 est transmis dans les meilleures conditions possibles à chacune des rotules 14. En effet, la résultante R des efforts appliqués sur chacune des rotules 14 s'étend le long de la ligne droite Y-T c'est-a-dire, par construction, perpendiculairement à l'axe X-X de la tige 48 correspondante. Le frein à disque qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante Lorsque les moyens de commande 32 sont mis en oeuvre par introduction de fluide hydraulique à l'intérieur de la chambre de commande 38, le piston 74 sollicite directement l'élément de friction 26 en contact avec la face de friction 30 du disque 18. Par rédaction, l'étrier 16 pivote autour deys rotules 14 de telle sorte que l'élément de friction 24 est sollicité en contact avec la face de friction 28 du disque 18.La mise en oeuvre du frein qui en résulte entraîne la création d'un effort de freinage dont le point d'application est situé au centre géométrique A des surfaces de friction définies par les éléments de friction 24 et 26. Cet effort de freinage F est transmis par ces derniers à l'étrier 16 et, par l'intermédiaire des bras 46 de l'étrier, aux rotules 14.L'effort de freinage F est transmis au centre géométriaue de chacune des rotules 14 sous la forme d'une première force F1 parallèle et égale à la moitié de la force t et d'une seconde force F2 perpendiculaire à la force F et correspondant au couple de basculement résultant du décalage existant entre la ligne d'application de la force F et la ligne joignant les centres B de chacune des rotules 14. Comme ie montre plus particulièrement la figure 1, la résultante R des forces Fl et P2 appliquées au centre géométrique R de chacune des rotules 14 est disposée le long de l'axe Y-Y joignant les points A et 3 et la disnosition de chacune des rotules 14 est telle oue l'aie I-I de celles-ci est perpendiculaire à cette résultante R. il en résulte que la résultante R des forces exercées sur chacune des rotules 14 est orientée dans un sens correspondant à la résistance maximum de cette dernière. On comprendra que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, en particulier en ce qui concerne l'ensemble mobile qui peut être d'un type différent aussi bien au niveau de l'accrochage des patins que des moyens de commande qui peuvent être par exemple mécaniques ou constitués par deux pistons montés en opposition. En outre, la construction même des rotules peut être modifiée sans sortir du cadre de l'invention à condition que leur orientation telle qu'elle est enseignée par la description qui précède soit conservée. REVENDICAUIONS 1 - Frein à disque dans lequel un organe mobile comprenant des moyens de commande et au moins deux éléments de friction est monté pivotant sur un organe support par l'intermédiaire de deux rotules, chacun des éléments de friction comprenant une surface de friction susceptible de coopérer avec un disque tournant lors de la mise en oeuvre des moyens de commande, chaque rotule comprenant une partie sphérique reçue de façon pivotante dans un premier desdits organes et une tige permettant d'associer la partie sphérique au second organe, chacune des tiges définissant un axe situé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du disque, caractérisé en ce que l'axe de chacune des tiges est de plus sensiblement perpendiculaire à la projection dans ledit plan d'une ligne droite joignant le centre géométrique des surfaces de friction et le centre géométrique de la tête de la rotule correspondante. 2 - Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites tiges est associée au second organe de façon démontable. 3 - Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune desdites tiges comporte une extrémité filetée reçue dans un taraudage formé dans le second organe et une tête susceptible de recevoir un outil de montage appropri4, la partie sphérique correspondante étant reçue sur ladit tige entre une surface définie sur la tête de celle-ci et une surface en vis à vis définie sur le second organe. 4 - Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie sphérique de chaque rotule est reçue dans une orbite en deux parties associée au premier organe. 5 - Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un joint de friction annulaire est disposé entre chacune des parties sphérique et le premier organe pour opposer au pivotement de organe mobile une résistance prédéterminée. 6 - Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit joint est disposé dans une gorge formée dans la partie sphérique dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la tige. 7 - Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que deux demi-coquilles en matériau souple et étanche sont disposées dans des gorges définies dans chacune des parties sphériques de part et d'autre du premier organe et viennent engager oe dernier de façon étanche. 8 - Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie sphérique de chaque rotule est reçue de façon pivotante dans l'organe mobile, la tige correspondante permettant d'associer la partie sphérique à l'organe support.