Brevet FR2482228A1 — publié le 19811113

L'invention a pour objet un frein à action ponctuelle, notamment pour véhicule automobile. L'invention concerne en particulier un frein à action ponctuelle c'est-àdire à action localisée sur une faible portion circonférentielle de la surface de révolution d'un rotor, comportant au moins un élément de friction reçu en ancrage dans un support et susceptible de venir en engagement de fric- tion sur une surface de révolution d'un rotor que l'on veut freiner,lors de la mise en oeuvre d'un moteur de frein agissant axialement sur l'élément de friction, lequel a un profil complémentaire au profil de la-surface de révolu- tion du rotor. Dans ce type de frein il est souvent demandé d'augmenter l'effi- cacité de freinage pour un encombrement radial donné ou bien de réduire le poids d'un tel frein pour une efficacité de freinage donnée et un encombrement radial donné. Ces demandes sont couramment associées à une demande d'accrois- sement de la durée de vie des éléments de friction. Ces demandes conduiront souvent à de nouvelles conceptions de freins qui peuvent être coûteuses, pour supporter soit des efforts de poussées des moteurs de frein plus grands, soit les mêms efforts de poussée avec moins de matière. L'invention a pour objet un tel type de frein à action ponctuelle dans lequel il est possible de réaliser un accroissement de l'efficacité de freinage et une réduction de poids, et si nécessaire une augmentation de la durée de vie des éléments de friction. Dans ce but, l'invention propose un frein à action ponctuelle comportant au moins un élément de friction reçu en ancrage dans un support et susceptible de venir en engagement de friction sur une surface de révolution d'un rotor que l'on veut freiner, lors de la mise en oeuvre d'un moteur de freii agissant axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du rotor, sur ledit élément de friction, lequel a un profil complémentaire au profil-de ladite surface de révolution dudit rotor, caractérisé en ce que ladite surface de révolution dudit rotor, formée dans une portion dudit rotor, présente en coupe axiale un profil ayant sensiblement la forme d'un V axial dont la bissectrice est sensiblement parallèle à l'axe du rotor. On décrira maintenant à titre non limitatif deux modes de réali- sation de l'invention en se référant aux figures annexées dans lesquelles les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation et les figures 4 à 6 repré- sentent un second mode de réalisation: - la figure 1 est une vue de dessus d'un frein à action ponctu- elle réalisé conformément à l'invention montrant les phases d'assemblage du frein 248-2228 - la figure 2 est une vue de face du frein à action ponctuelle de la figure 1 montrant les phases dtassemblage du frein; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne AA de la figure 2 du frein à action ponctuelle de la figure 1 montrant les phases d'assemblage du frein; - la figure 4 est une vue de dessus d'un frein à action ponctuelle réalisé conformément à l'invention selon un deuxième mode de réalisation; - la figure 5 est une vue de face du frein à action ponctuelle de la figure 4; et - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne BB de la figure 5 du frein à action ponctuelle de la figure 4, montrant les phases d'assemblage du frein. Le frein à action ponctuelle conforme à l'invention représenté sur les figures 1 à 3 comporte un étrier coulissant 10 chevauchant le rotor 12 prévu pour être associé en rotation avec une roue du véhicule (non repré- sentée). L'étrier 10 est monté coulissant-sur une partie fixe 14 du véhicule au moyen de colonnettes axiales 16 et 18 circonférentiellement espacées dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe du rotor 12. Les colonnettes 16 et 18 sont disposées entre la partie fixe 14 et des bras 20 et 22 portés par une monture 24 de l'étrier 10. La monture 24 comporte des moyens d'action- nement 26 constitués par un moteur de frein hydraulique comprenant un piston 28, monté coulissant dans un alésage 30 défini dans la monture 24, sensible à la pression régnant dans une chambre de commande 32 susceptible d'être reliée à une source de pression telle que par exemple, le maitre-cylindre d'un véhi- cule (non représenté). Le piston 28 est disposé de façon à solliciter direc- tement un premier élément de friction 34 contre une première surface de révo- luation 36 formée dans une portion 37 du rotor 12 lorsque le fluide sous pres- sion est admis dans la chambre 32. L'étrier 10 est susceptible de se déplacer par réaction entraînant le coulissement de ce dernier sur les colonnettes 16 et 18 afin de solliciter un second élément de friction 38 contre une autre surface de révolution 40 du rotor 12 au moyen du support 42 de l'étrier 10 fixé sur la monture 24 par deux boulons 44 et 46. Comme le montre en par- ticulier la figure 2, l'élément de friction 34 est reçu en ancrage et en cou- lissement dans le support 42 au moyen de dégagements 48 pratiqués dans le porte-garniture 50 coopérant avec des saillies 52 réalisées dans le support 42. D'une manière identique, le second élément de friction 38 est reçu en ancrage dans le support 42. La surface de révolution 36 présente dans une coupe axiale uni profil ayant sensiblement la forme dtun V dont la bissectrice yy' est sensiblement parallèle à l'axe du rotor 12. Cette surface 36 est en dépression et est constituée de deux surfaces tronconiques 54 et 56. L'élé- ment de friction 34 présente en coupe axiale un profil sensiblement complémen- taire au profil de la surface de révolution 36. La surface de révolution 40 présente en coupe axiale un profil ayant sensiblement la forme d'un V dont la bissectrice/est sensiblement parallèle à l'axe du rotor 12. Cette surface 40 est en saillie et est constituée de deux surfaces tronconiques 58 et 60. L'élément de friction 38 présente en coupe axiale un profil sensiblement com- plémentaire au profil de la surface de révolution 40. Les surfaces de révolu- tion 36 et 40 ont les bissectrices/dé leurs profils en V sensiblement confon- dues. Les surfaces tronconiques 54, 56, 58 et 60 ont leurs angles au sommet sensiblement identiques. Dans le mode de réalisation représenté et comme le montre plus particulièrement la figure 3, les deux colonnettes 16 et 18 sont associées à la partie fixe du véhicule 14 par une liaison filetée. Plus précisément, les colonnettes 16 et 18 qui permettent le mouvement de coulissement de l'étrier sont montées vissées sur ladite partie fixe du véhicule. Dans l'exemple représenté chacune des colonnettes est munie d'une tête hexagonale 62 permet- tant de visser les colonnettes à l'aide d'une clé correspondante (non repré- sentée). On comprend que les surfaces de révolution du rotor peuvent avoir des profils en coupe axiale dirigés toutes deux dans une direction opposée à celle représentée dans le mode de réalisation décrit ou bien être dirigés en sens contraire l'un de l'autre. L'opération de montage du frein sur le véhicule s'effectue de la manière suivante pour le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3 Les colonnettes 16 et 18 sont préalablement montées dans les bras 20 et 22 de la monture 24 puis l'ensemble est vissé sur la partie fixe 14 du véhicule à-l'aide des têtes hexagonales 62 des colonnettes 16 et 18. Le support 42 est préalablement équipé de l'élément de friction 38. La mon- ture 24 est reculée suivant la flèche C pour prendre la position indiquée sur les figures 1 et 3. Le support 42 est présenté sur le rotor suivant la flèche D comme indiqué sur les figures 1 et 3. L'élément de friction 34 est mis en place radialement suivant la flèche E, comme indiqué sur la figure 3, puis engagé sur les saillies 52 du support 42. La monture est alors approchée sui- vant la flèche F comme indiqué sur les figures 1 et 3 de façon à permettre la fixation du support 42 sur la monture 24 au moyen des deux boulons 44 et 46 à tête hexagonale à l'aide d'un clé correspondante (non représentée). Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 à 6, le frein à action ponctuelle conforme à l'invention comporte un support fixe prévu pour être associé -à une partie fixe du véhicule (non représenté) et constitué dans le mode de réalisation représenté par une plaque disposée au voisinage d'un rotor 112 prévu pour être associé en rotation à une roue du véhicule (non représenté). Le support fixe 110 reçoit en coulissement une monture coulissante 114 au moyen d'organes de liaison qui dans le mode repré- senté sont deux axes de traction axiaux 116 et 118 sensiblement parallèles à l'axe du rotor et circonférentiellement espacés. La monture 114 comporte deux oreilles de fixation 115 et 117 pourvues d'orifices 119 et 121 destinées au passage des axes de traction 116 et 118. Les oreilles de fixation 115 et 117 portent un lamage 123 sur lequel s'appuient axialement dans le sens de la flèche K des zones élargies 125 des axes de traction 116 et 118. Ces deux axes 116 et 118 sont fixés à la monture 114 par des liaisons filetées 120 et 122 au moyen d'écrous hexagonaux 124 à l'aide d'une clé correspondante (non représentée). Les deux axes 116 et 118 sont reçus dans les alésages 126 et 128 des bras de coulissement 130 et 132 formés dans le support 110. La monture 114 comporte des moyens d'actionnement 134 constitués par un moteur de frein hydraulique (voir figure 6) comprenant un piston 136 monté coulissant dans un alésage 138 défini dans la monture 114 et sensible à la pression régnant dans une chambre de commande 140 susceptible d'être re- liée à une source de pression telle que, par exemple, le maître-cylindre du véhicule (non représenté). Le piston 136 est disposé de façon à solliciter directement un premier élément de friction 142 contre une première surface de révolution 144 du rotor 112 lorsque le fluide sous pression est admis dans la chambre 140. La monture 114 est susceptible de se déplacer par réaction entraînant le coulissement de cette dernière sur les bras de coulissement 130 et 132 afin de solliciter un second élément de friction 146 contre une deuxième surface de révolution 148 du rotor 112 au moyen des deux axes de traction 116 et 118. Comme le montre plus particuliè- rement la figure 4 dans laquelle le rotor n'a pas été représenté pour faciliter la compréhension, l'élément de friction 142 est reçu en ancrage et en coulis- sement par les bords 150 et 151 des deux bras d'ancrage 152 et 154 circonfé- rentiellement espacés du support fixe 110. Ces bras d'ancrage 152 et 154 tra- versent l'espace annulaire 156 défini entre les portions 158 et 160 des deux pièces de révolution 162 et 164 constituant le rotor 112 pour recevoir en an- crage et en coulissement le second élément de friction 146 d'une manière iden- tique à celle utilisée pour le premier élément de friction 142. Les axes de traction 116 et 118 traversent les éléments de friction 142 et 146 au moyen d'orifices 166 pratiqués dans lesdits éléments de friction, et l'espace annu- laire 156. Le second élément de friction est susceptible d'être sollicité contre la deuxième surface de révolution 148 au moyen de portions épanouies 168 portées par les axes de traction 116 et 118. Il apparaît en particulier sur la figure 4 que les axes de trac- tion 116 et 118 sont de section faible. En effet, lesdits axes de traction ne supportent pas d'efforts circonférentiels qui sont entièrement supportés par les ancrages sur les bras 152 et 154 du support 110. La première surface de révolution 144 dont la section en coupe axiale présente le profil d'un V axial, c'est-à-dire dont la bissectrice yy' est parallèle à l'axe du rotor,est formée par la.surface tronconique 170 por- tée par la portion 158 de la pièce de révolution 162 et par la surface tronco- nique 172 portée par la portion 160 de la pièce de révolution 164. L'élément de friction 142 présente en coupe axiale un profil sensiblement complémentaire au profil de la surface de révolution 144. La deuxième surface de révolution 148 dont la section en coupe axiale présente également le profil d'un V axial, c'est-à-dire dont la bissec- trice xx' est parallèle à l'axe du rotor, est formée par la surface tronconique 174 portée par la portion 158 de la pièce de révolution 162 et par la surface tronconique 176 portée par la portion-160 de la pièce de révolution 164. La portion 160 de la pièce de révolution 164 présente en coupe axiale un profil sensiblement de la forme d'un V radial, c'est-àdire dont la bissectrice est perpendiculaire à l'axe du rotor et porte les surfaces tronconiques 170 et 174. Les pointes des deux V radiaux des portions 158 et 160 sont dirigées vers l'es- pace annulaire 156 qu'elles définissent entre elles. Les surfaces tronconiques 170, 172, 174 et 176 ont des angles au sommet sensiblement identiques et sont sensiblement coaxiales. La pièce de révolution 162 comporte au moins une ouverture 178 permettant le passage de l'élément de friction 146. Les pièces de révolution 162 et 164 formant le rotor 112 sont so- lidaires entre elles grâce aux moyens de liaison 180 du rotor à une partie tournante du véhicule (non représentée). L'opération de montage du frein sur le véhicule s'effectue de la manière suivante pour le mode de réalisation représenté sur les figures 4 à 6: Le support fixe 110 est monté sur une partie fixe du véhicule (non représentée). L'élément de friction 146 est mis en place suivant la flèche G (figure 6) sur les bras 152 et 154 du support fixe 110, plus précisément sur les surfaces d'ancrage et de coulissement 150 et 151, à travers l'ouverture 178 de la pièce de révolution 162 du rotor 112. L'élément de friction 142 est mis en place suivant la flèche H (figure 6) sur les bras 152 et 154, après avoir été introduit suivant la flèche J (figure 6) entre les bras 130 et 132 d'une part et le rotor 112 d'autre part. Les axes de traction sont introduits sui- vant la flèche G dans les orifices 166 de l'élément de friction 146 puis en continuant le mouvement suivant la flèche G dans l'espace annulaire 156, dans les orifices 166 de l'élément de friction 142 et dans les alésages 126 et 128 des bras de coulissement 130 et 132 du support 110. La monture 114 est montée sur les axes 116 et 118 suivant la flèche H au moyen des orifices 119 et 121 des oreilles 115 et 117 de la figure 6, les lamages 123 venant en appui sur les zones élargies 125 des axes 116 et 118. Les écrous 124 sont serrés avec une clé correspondante (non représentée). Le démontage du frein s'effectue dans l'ordre inverse des opéra- tions qui viennent d'être décrites. On démontre que plus l'angle des deux branches fu V axial du pro- fil en coupe axiale du rotor sera aigu moint l'effort axial à appliquer sur les éléments de friction sera élevé pour une même efficacité de freinage. Ce qui permet de réduire le poids du frein à action ponctuelle. Inversement pour un même poids du frein à action ponctuelle on peut obtenir une efficacité de freinage plus élevée. On démontre également que pour une même surface des éléments de friction et dans un même encombrement radial, il est possible d'augmenter l'efficacité du freinage car la distance entre l'axe du rotor et l'axe du mo- teur de frein peut être augmentée d'une valeur dépendant de l'angle formé par les branches du V axial. Inversement sans augmenter la distance entre l'axe du rotor et l'axe du moteur de frein on peut augmenter la surface des éléments de friction et donc leur durée de vie dans un encombrement radial donné. Il est évidemment possible de combiner l'augmentation de l'effi- cacité de freinage et la durée de vie des éléments de friction.- Il apparaît donc, à la lecture de ce qui précède, qu'un frein à action ponctuelle réalisé comme décrit précédemment et coopérant avec un rotor qui porte des surfaces de révolution dont la coupe axiale présente un profil de la forme d'un V axial permet de réduire le poids d'un tel frein, augmenter son efficacité de freinage et d'augmenter la durée de vie des éléments de friction. REVENDICATIONS 1. Frein à action ponctuelle comportant au moins un élément de friction (34, 142) reçu en ancrage dans un support (42, 110) et susceptible de venir en engagement de friction sur une surface de révolution (36, 144) d'un rotor (12, 112) que l'on veut freiner, lors de la mise en oeuvre de moy- ens d'actionncement constitués par un moteur de frein (26, 134) agissant axia- lement sur ledit élément de friction 34, 142), lequel a un profil complémen- taire au profil-de ladite surface de révolution (36, 144) dudit rotor (12, 112), caractérisé en ce que-ladite surface de révolution (36, 144) dudit rotor (12, 112), formée dans une portion (37, 158, 160) dudit rotor (12, 112), présente en coupe axiale un profil ayant sensiblement la forme dCun V axial dont la bissectrice (yy') est sensiblement parallèle à l'axe du rotor (12, 112). 2. Frein à action ponctuelle selon la revendication 1, comportant un second élément de friction (38, 146) susceptible de coopérer avec une seconde surface de révolution (40, 148) dudit rotor (12, 112), caractérisé en ce que ladite seconde surface de révolution (40, 148), formée dans une portion (37, 158, 160) du rotor (12,,112), présente en coupe axiale un profil ayant sensi- blement la forme d'un V axial dont la bissectrice (xx') est sensiblement paral- lèle à l'axe dudit rotor. 3. Frein à action ponctuelle selon la revendication 2, caractérisé en ce quelesdites deux surfaces de révolution (36, 40), présentant en coupe. axiale des profils sensiblement de la forme d'un V axial, ont les pointes des- dits profils dirigés dans une même direction, lesdits éléments de friction (34, 38) coopérant l'un (38) avec une desdites surfaces de révolution (40) de profil en V axial en saillie et l'autre (34) avec l'autre desdites surfaces de révo- lution (36) de profil en V axial en dépression. 4. Frein à action ponctuelle selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites deux surfaces de révolution (146, 148) ont les pointes des- dits profils en V axial dirigées l'une vers l'autre, lesdits éléments de fric- tion (142, 146) coopérant avec lesdites surfaces de révolution (144, 148) de profil en V axial en dépression. 5. Frein à action pocntuelle selon les revendications 3 ou 4, ca- ractérisé en ce que lesdits éléments de friction (34, 38) sont susceptibles de venir en engagement de friction avec lesdites surfaces de révolution (36, 40) au moyen d'un frein en soi connu composé d'un étrier (10) chevauchant ledit rotor (12) et comportant au moins un moteur de frein (26). 6. Frein à action ponctuelle selon les revendications 3 ou 4, ca- ractérisé en ce que ledit rotor (112) est constitué de deux pièces de révolu- tion (162, 164) formant entre elles un espace annulaire (156) dans lequel s'étendent des surfaces cylindriques engendrées par la rotation autour de l'axe dudit rotor desdites bissectrices (xx', yy'), lesdites deux pièces de révolution (162, 164) comportant des surfaces sensiblement tronconiques (170, 172, 174, 176) pour former lesdites surfaces de révolution (144, 148), les- dites surfaces tronconiques (170, 172, 174, 176) étant portées par des portions (158, 160) desdites pièces de révolution (162, 164) qui présentent en coupe axiale un profil ayant sensiblement la forme d'un V radial dont la bissectrice est sensiblement perpendiculaire à l'axe du rotor (112). 7. Frein à action ponctuelle selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit espace annulaire (156) est traversé par des organes de liaison (116, 118) susceptibles d'agir sur un des éléments de friction (146) et par des bras (152, 154) pour recevoir en ancrage lesdits éléments de friction (142, 146). 8. Frein à action ponctuelle selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 7, caractérisé en ce que les bissectrices (xx', yy') des coupes axiales de profil en V axial des surfaces de révolution (36, 40; 144, 148) sont sensi- blement confondues. 9. Frein à action ponctuelle selon l'ensemble des revendications 6 et 8, caractérisé en ce que lesdites portions (158, 160) de profil en V ra- dial constituent des troncs de cône d'angles au sommet sensiblement identiques. 10. Frein à action ponctuelle selon la revendication 9, caractérisé en ce que, de manière en soi connue, le rotor (112) est rigidement fixé à une pièce tournante du véhicule et en ce que ledit frein comporte une monture cou- lissante (114) sur un support fixe (110), munie dudit moteur de frein (134) agissant directement sur un des éléments de friction (142) et agissant sur l'autre élément de friction (146) par réaction au travers de ladite monture coulissante (114) au moyen desdits organes de liaison (116, 118). 11. Frein à action ponctuelle selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits organes de liaison (116, 118) sont constitués par deux axes de traction fixés sur ladite monture coulissante (114). 12. Frein à action ponctuelle selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits axes de traction (116, 118) traversent lesdits éléments de friction (142, -146) au travers d'orifices (166) assurant le guidage et le main- tien desdits éléments de friction (142, 146). 13. Frein à action ponctuelle selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits axes de traction (116, 118) présentent à une extrémité une portion épanouie (168) susceptible de coopérer avec un desdits éléments de fric- tion (146) pour assurer l'engagement de friction dudit élément de friction (146). 248222 8 14. Frein à action ponctuelle selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit rotor (112) comporte au moins une ouverture (178) permettant l'extraction axiale de l'élément de friction (146) susceptible d'être sollicité par lesdits axes de traction (116, 118). 15. Frein à action ponctuelle selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite monture coulissante (114) est susceptible d'être déplacée en éloignement du rotor (112) d'une valeur permettant l'extraction radiale de l'élément de friction (142) situé entre ledit moteur de frein (134) et ledit rotor (112) après démontage desdits axes de traction (116, 118). 1.6. Frein à action ponctuelle selon la revendication 15,-comportant un support (110) muni de bras (152, 154) circonférentiellement espacés recevant en ancrage lesdits éléments de friction (142, 146), caractérisé en ce que ledit support (110) est fixe et est muni de deux bras de guidage et de maintien (130, 132) de ladite monture coulissante (114). 17. Frein à action ponctuelle selon la revendication 16, caractérisé en ce que le guidage et le maintien de ladite monture coulissante (114) est assuré par lesdits axes de traction (116, 118) reçus en coulissement dans les- dits bras de guidage et de maintien (130, 132) dudit support (110). 18. Frein à action ponctuelle selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit support est une portion de ladite monture coulissante et est constitué de bras circonférentiellement espacés recevant en ancrage lesdits éléments de friction. 19. Frein à action ponctuelle suivant la revendication 18, carac- térisé en ce que ladite monture coulissante comporte deux bras de guidage et de maintien assurant le montage de ladite monture coulissante au moyen de deux colonnettes sur une partie fixe du véhicule.