Brevet FR2511100A1 — publié le 19830211

La présente invention, concernant le freinage des véhicules, est plus spécifiquement relative à un frein à disque et "pince" coulissante et à au moins une broche. En particulier la présente invention concerne un frein à disque et à pince coulissante, destiné à être utilisé dans des camions, en particulier ceux de la gamme moyenne, c'est-à-dire 4 à 12 tonnes GVW, les fabricants de véhicules ayant tendance à adopter des freins à disque plutôt que des freins à tambour, spécialement dans cette branche de camions de gamme moyenne Les freins à disque présentent par rapport aux freins à tambour des avantages en ce qui concerne par exemple l'économie de poids et la stabilité D'autres avan- tages sont constitués par une possibilité d'entretien plus aisé et par la capacité de fonctionner à des températures plus élevées que les freins à tambour sans présenter le problème de "l'affaiblissement progressif" inhérent aux freins à tambour. Du point de vue des fabricants de véhicules, plusieurs caractéristiques sont souhaitables, individuel- lement ou collectivement, quand on adopte un agencement de frein à disque Celles-ci sont les suivantes: 1) Pour avoir une longue durée de la garniture et ainsi de longs intervalles de maintenance il peut être nécessaire d'avoir des garnitures de friction de grand volume; 2) Un disque aussi grand que possible est néces- saire pour abaisser au minimum les températures de freinage, avec une aire balayée importante pour le disque, de façon à réduire la puissance d'entrée par unité d'aire; 3) On préfère avoir une plaque de couple montée sur une bague ou solidaire, de façon à permettre l'enlève- ment du disque à de grands intervalles de maintenance; 4) Le frein est de préférence d'une conception à dessus ouvert pour permettre d'extraire les garnitures de friction dans le sens radial par rapport au disque, sans qu'il soit nécessaire d'enlever la pince et ) Il faut que le tirage sur les ensembles de garni- tures de friction soit directement supporté par un organe fixe, par exemple une plaque de couple. Un désavantage important, quand on veut utiliser des freins à disque pour des camions de la gamme moyenne, est constitué par la nécessité de disposer d'un espace convenant pour installer effectivement une pince /plaque de couple, possédant toutes les caractéristiques ci-dessus, ceci étant combiné au fait que la relation entre le poids du véhicule et la dimension de la roue est comparable à celle de camions plus lourds, alors que des forces de freinage semblables doivent être absorbées. Certains freins à disques connus pour camions, comportant des "pinces" (ou étriers) d'un type dit à poing ou à réaction ont comporté des volumes de garnitures de friction adéquats, mais le changement de la garniture cons- tituait une opération difficile Il fallait, soit faire basculer et escamoter la pince ou l'enlever complètement avant d'enlever les ensembles de garnitures de friction et on peut comprendre que les pinces de tels freins soient lourdes et que le changement de garniture devienne une opération prenant beaucoup de temps, voir par exemple le brevet britannique no l 526 258, ceci en comparaison avec de plus petits freins de construction semblable Cette dispo- sition antérieure permet également un assemblage plus facile et le démontage du disque, mais la rotation ou l'enlèvement de la pince peut entraîner une perturbation du système hydraulique et le tuyau hydraulique peut être tordu. Evidemment ceci est désavantageux et même éventuellement dangereux 1 Un autre arrangement antérieur élimine les désa- vantages ci-dessus en procurant une pince à dessus ouvert dans laquelle un organe fixe, c'est-à-dire la plaque de couple, présentantdes branches circonférentiellement espacées enjam- bant le disque, qui sont disposées pour absorber les tirages des deux garnitures Une telle disposition est représentée dans le brevet britannique no 2 034 425 Mais cette structure présente l'inconvénient de comporter un volume de garniture r-fi 2511100 ' :3 réduit avec une petite surface, dû au fait que les garnitures doivent pouvoir être insérées par le dessus ouvert de la pince En outre, bien que la conception à dessus ouvert permette évidemment le remplacement plus facile d'une garniture, la disposition nécessaire pour permettre que le disque lui-même soit enlevé procure une faible surface de butée pour l'ensemble de garniture de friction extérieur, alors que justement on doit s'attendre à une forte usure à l'interface garniture /butée. Egalement, dans les freins à disque du dit type à poing, dans lesquels l'organe absorbant le tirage chevau- che le disque et comprend des branches circonférentiellement espacées, la branche soutenant le tirage peut dévier sous l'effet d'une forte charge Une telle déviation peut produire une charge parasite de la liaison coulissante entre la pince et l'organe d'absorption du couple, en provoquant du collage ou des phénomènes analogues. Il est connu, dans certains freins à disque du type à poing, de disposer l'organe d'absorption de tirage au-dessus de la périphérie du disque et en position centrale par rapport à la garniture Une telle disposition est représentée dans le brevet britannique n'1 424 976. Mais cette disposition présente certains désavantages En premier lieu, au moins une partie du tirage créé par la garniture de friction extérieure passe par la pince; donc la liaison à broche coulissante pince /plaque de couple doit absorber un certain tirage et par conséquent cette liaison coulissante peut se distordre et gripper En deuxième lieu, bien que l'organe absorbant le tirage soit positionné au centre par rapport aux garnitures, il se trouve au-dessus de la périphérie du disque et est ainsi écarté de la ligne de tirage par le rayon de tirage effectif qui est situé dans la périphérie du disque Ceci peut avoir pour conséquence un moment de torsion non prévu qui est appliqué aux ensembles de garniture de friction lorsque le frein est mis en service et un grippage peut s'ensuivre, à moins qu'une disposition spéciale ne soit adoptée pour s'opposer au dit moment. 2511100 1 L'invention a pour but d'essayer de résoudre ou d'éliminer les difficultés ci-dessus, tout en obtenant un frein relativement peu coûteux et présentant toutes les caractéristiques avantageuses indiquées ci- dessus comme étant souhaitables dans un frein à disque pour camions. Conformément à la présente invention on obtient un frein à disque à pince coulissante et à au moins une broche, comprenant une pince et un premier organe d'absorption du couple, ladite pince et ledit premier organe d'absorption du couple pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre au - moyen d'une liaison à broche coulissante, la pince ayant son dessus ouvert pour l'insertion des ensembles de garnitures de friction et un organe supplémentaire d'absorption du couple étant fixé de manière détachable au dit premier organe d'absorption du couple, l'organe supplémentaire d'absorption du couple comportant une paire de saillies qui, en service, engrènent avec lesdits ensembles de garnitures de friction et qui absorbent la totalité des forces de tirage exercées sur lesdits ensembles de garnitures de friction. Ainsi, grâce à la présente invention on réalise la conception d'une pince à dessus ouvert qui facilite le remplacement aisé des garnitures de friction et, grâce à l'organe supplémentaire d'absorption du couple qui est détachable, les garnitures de freins peuvent être enlevées de manière simple et la pince à dessus ouvert peut être établie sans problèmes de contraintes pour recevoir des garnitures de friction de grand volume/aire Egalement, ce qui est extrêmement important, la pince est exempte de tirage, l'organe d'absorption du couple absorbant toutes les forces de tirage De cette façon les liaisons à broche coulissante entre la pince et l'organe d'absorption du cou- ple sont exemptes de tirage en empêchant toute distorsion et grippage, comme ceci se produisait avec les conceptions de l'art antérieur de type analogue. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'organe supplémentaire d'absorption du couple comporte une paire de doigts de forme rectangulaire 251 1 100 i qui font saillie sensiblement radialement par rapport au disque de frein et qui s'engagent dans des évidements des plaques supports des ensembles de garnitures de friction, les plaques support comportant des épaulements latéraux qui s'adaptent sur des guides de soutien ménagés dans la pince. De préférence chaque garniture de friction présente un évidement de forme générale rectangulaire qui est prévu dans la région moyenne du bord supérieur de la plaque support, chacun des évidements ayant une forme complémentaire de celle d'un doigt rectangulaire de la plaque de couple supplémentaire Les doigts à forme rectangulaire qui supportent la totalité du tirage de la garniture de friction sont de préférence positionnés de façon à entrer dans les évidements respectifs pour couvrir un endroit o l'on peut estimer que toutes les forces de tirage élémentaires se combinent en une seule force de tirage, laquelle passe en dessous, c'est-à-dire à l'intérieur de la périphérie du disque de frein Ainsi grâce à l'emplacement dudit évidement dans la région moyenne du bord supérieur de la plaque support et grâce au fait que les doigts à forme rectangulaire cou- vrent l'endroit situé à l'intérieur de la périphérie du disque de frein, par lequel tout tirage agit effectivement, il n'y a pas de moment de torsion anormal appliqué aux ensembles de garnitures de friction lorsque le frein est actionné En outre, l'organe supplémentaire d'absorption du couple est de préférence boulonné sur le premier organe d'absorption du couple, qui est de préférence une plaque de couple annulaire et ainsi, simplement en déboulonnant l'organe supplémentaire d'absorption du couple, on peut effectuer aisément le remplacement d'une garniture. Dans des freins à disque de camions construits conformément à la présente invention, qui incorporent des actuateurs mécaniques ou pneumatiques on prévoit, au lieu d'un agencement hydraulique, à l'endroit o un ensemble relativement important est supporté sur la pince, une troisième liaison coulissante à broche entre la pince et l'organe supplémentaire d'absorption du couple, de façon à maintenir ainsi la pince dans une position stable à tout 2511100 i moment, tandis que les ensembles de garniture de friction s'usent De préférence la troisième broche s'engage dans la saillie du doigt extérieur de l'organe supplémentaire. d'absorption du couple. Quel que soit le mode de réalisation de la présente invention, toutes les liaisons coulissantes à broche sont de préférence parfaitement étanches, ceci étant possi- ble, car la plaque de couple et la pince n'ont pas besoin d'être séparées pour l'entretien. L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description ci-après de modes de réalisation de l'inven- tion, donnés à titre non limitatif, avec référence aux dessins, parmi lesquels: la figure 1 est une vue avant d'un mode de réalisation de l'invention; la figure 2, une vue en plan, partiellement coupée, du frein de la figure 1; la figure 3, une vue avant de l'organe supplémentaire d'absorption de couple des figures 1 et 2; la figure 4, une vue en plan de l'organe supplémentaire d'absorption de couple des figures 1 et 2; la figure 5, une vue en bout de l'organe supplémentaire d'absorption de couple des figures 1 et 2; la figure 6, une vue en élévation d'extrémité du frein des figures 1 et 2; la figure 7, une vue en plan détaillée coupée en section transversale, d'une partie du frein des figures 1 et 2, mettant en évidence la liaison à broche coulissante entre la plaque de coupe et la pince; la figure 8, une vue en perspective d'un ensemble de garniture de friction, destiné à être utilisé dans le frein des figures 1 à 7; la figure 9, une vue avant d'un autre mode de réalisa- tion du dispositif de l'invention; la figure 10, une vue en plan, partiellement coupée, du frein de la figure 9 la figure 11, une coupe transversale du frein des figures 9 et 10 25111001 J la figure 12 montre une autre réalisation possible de la troisième broche du frein des figures 9 et 10 la figure 13, une autre réalisation possible d'une liaison à broche coulissante, parfaitement étanche, entre la plaque de couple et la pince, convenant pour un frein selon la présente invention et la figure 14, en coupe, un autre mode de réalisation possible d'une liaison à broche coulissante parfaitement étanche entre plaque de couple et pince, convenant pour le frein de la présente invention. Le frein à disque construit selon l'invention et représenté sur les figures 1 à 7 comprend une plaque de couple 1 montée sur bague, une pince 3 et un organe supplé- mentaire d'absorption de couple 5 La pince 3 est montée au moyen de liaisons à broches coulissantes 7 et 9 sur la plaque de couple 1 et comporte fondamentalement un dessus ouvert, comme on peut le voir en 11 sur la figure 2 En service le dessus ouvert 11 est pratiquement complètement couvert, comme on peut le voir également sur la figure 2, par l'organe supplémentaire d'absorption de couple 5 qui est fixé de manière détachable à la plaque de couple 1 par des boulons 13 Comme on peut voir au mieux sur les figures 3, 4 et 5, l'organe supplémentaire d'absorption de couple 5 présente une conformation qui en section transversale est sensiblement celle d'un U renversé, avec des bras pendants ou saillies en forme de doigts 15 et 17 Chaque saillie digitée 15, 17 se loge dans un évidement complémentaire 19 ménagé dans la plaque support 23, 25 de l'ensemble de garni- ture de friction 27, 29 (voir figures 1, 2 et 8), les bords latéraux 31, 33 de chaque saillie 15, 17 étant en contact avec la paroi correspondante d'un évidement 19, de sorte que les saillies 15, 17 supportent tout le tirage de garniture dans un sens de mouvement circonférentiel ou dans l'autre Les garnitures de friction peuvent encore glisser par rapport aux saillies 15, 17 dans le sens axial du disque lorsque l'usure de la garniture se produit (voir figure 6), mais sont maintenues par les saillies dans le sens circonfé- rentiel par rapport au disque de frein D Ainsi la totalité 2511100 1. du tirage de la garniture est transmise à la plaque de couple 1 par l'intermédiaire de l'organe supplémentaire d'absorption de couple 5, en supprimant l'action, sur la pince 3 et les liaisons 7 et 9 à broches coulissantes, de toutes forces de tirage, ce qui empêche la possibilité d'une distorsion quelconque qu'elles pourraient causer, distorsion qui pour- rait amener un grippage du frein éventuel et dangereux. Chaque liaison à broche 7, 9 est telle que représentée sur la figure 7 et comprend une broche 35 qui comporte une partie filetée 37 fixée par vissage dans un trou fileté 38 de la pince 3; le prolongement 39 de la broche 35 est fixé de manière coulissante dans un perçage B dans un manchon 41, lequel est soudé en place à la plaque de couple 1 Un joint annulaire souple 43 rend la liaison à broche coulissante étanche Naturellement, suivant une autre solution possible, on peut également utiliser des liaisons à broche inversées telles que montrées par exemple sur les figures 13 et 14. On doit également remarquer que, comme les saillies digitées 15, 17 font saillie radialement vers l'intérieur par rapport au disque de frein, elles rencon- trent les garnitures de friction en un point théorique o l'on peut estimer que toutes les forces de tirage élémen- taires sont effectivement combinées en une seule force de tirage, c'est-àdire à l'intérieur de la périphérie du disque Il est clair que ceci est souhaitable et avantageux, car on réduit ou évite les moments de forces peu souhaita- bles. Pour remplacer les garnitures de friction 27, 29 on déboulonne l'organe d'absorption de couple supplémentaire 5 de la plaque de couple 1, on le dégage des garnitures de friction 27, 29 et on le sort du frein Les garnitures de friction 27, 29, qui reposent simplement par leurs épaule- ments latéraux 45 sur les guides supports de garnitures 47 dans la pince 3, peuvent être alors simplement levées et extraites de la pince 3 à dessus ouvert et peuvent être remplacées, l'organe d'absorption de couple supplémentaire 5 étant ensuite reboutonné en place sur la plaque de couple 1. Ainsi la pince 3 reste en place, mais l'entretien sur ce 2511100 J frein de camion peut être simplement exécuté après avoir enlevé l'organe supplémentaire 5 d'absorption de couple, relativement léger. Sur les figures 9, 10 et 11 on voit une forme modifiée du frein à disque des figures 1 à 8 et les pièces ou parties composantes équivalentes homologues de celles représentées sur les figures 1 à 7 sont désignées par les mêmes repères. La différence principale entre le frein à disque des figures 9, 10 et 11 et celui des figures 1 à 8 consiste en ce que le frein des figures 9, 10, 11 est un dispositif de coulissement à broche renversée, c'est-à-dire que les broches coulissantes reliant la plaque de couple 1 et la pince 3 sont fixées à la plaque de couple 1, tandis que le frein des figures 1 à 8 est une coulisse à broche avant, et également en ce que le frein des figures 9, 10 et 11 est pourvu d'une troisième liaison à broche coulissante 48 sur le côté extérieur du frein pour maintenir fermement la pince 3, laquelle est conçue pour un actionnement mécanique ou pneumatique et qui doit par suite porter l'ensemble d'actionnement lourd (non représenté), non nécessaire avec le frein hydraulique des figures 1 à 8 Cette troisième liaison à broche 48 maintient donc la pince 3 de façon stable, quelles que soient l'usure de la garniture et la position de la pince 3 par rapport à la plaque de couple 1. Le mode de construction de cette troisième liaison à broche 48 se voit au mieux sur la figure 1, ladite liaison comprenant une broche qui a la forme d'un boulon 49, la tige 51 du boulon 49 passant au travers du perçage 53 dans une partie de la pince 3 et étant vissée dans la saillie 17 extérieure en forme de doigt de l'organe sup- plémentaire d'absorption de couple 5 Le perçage 53 est revêtu intérieurement d'un manchon 55 qui protège la surface de glissement de la tige 51 Sur la figure 12 on voit une autre forme possible de la broche et du joint pour cette troisième liaison à broche Dans cette solution alternative, la broche est simplement une tige 57 sans tête de boulon, la tige 57 étant vissée dans lorqane supplémentaire d'absorp- 2511100 J tion de couple 5 Un manchon 59 garnit l'intérieur du perçage 53, mais comporte des prolongements flexibles qui saisissent la tige 57 au-delà du perçage 53, de façon à protéger plus effectivement la surface de glissement de la liaison à broche. Les figures 13 et 14 représentent seulement deux liaisons coulissantes à coulisse et broche inversées pour relier ensemble la plaque de couple 1 et la pince 3, chacune des liaisons coulissantes comprenant une broche 61 qui est vissée dans la plaque de couple 1 et sur laquelle peut coulisser la pince 3, le perçage 63 de la pince 3 étant revêtu intérieurement, pour recevoir la broche 61, d'un manchon 65 sur la figure 12 ou 67 sur la figure 13 Le man- chon 65 (figure 13) comporte des prolongements flexibles 69 et 71 qui saisissent la surface de la broche au-delà du perçage 63 et permettent ainsi une protection complète des surfaces coulissantes, tandis que le manchon 67 (figure 14) est limité au perçage 63. Les modes de réalisation ci-dessus exposés de la présente invention confèrent pratiquement à un frein de camion tous les avantages nécessaires qui ont été énumérés au début, les caractéristiques les plus importantes étant que la pince coulissante soit exempte de tirage et qu'en raison de la construction représentée, le tirage s'effectue à l'endroit théorique o toutes les forces de tirage élémentaires agissent effectivement comme une seule force de tirage. Bien que les modes de réalisation ci-dessus exposés de l'invention soient du type de construction à coulisse et à deux broches, l'invention peut également s'appliquer à toute autre structure possible d'un frein à disque coulissant à broche(s). 11 2110 REVENDICATIONS 1 Frein à disque, à pince coulissante et à au moins une broche, comprenant une pince et un premier organe d'absorption du couple, ladite pince et ledit premier organe d'absorption du couple pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre au moyen d'une liaison coulissante, la pince ayant son dessus ouvert pour l'insertion des ensembles de garni- tures de friction, caractérisé en ce qu'un organe supplé- mentaire d'absorption du couple ( 5) est fixé de manière détachable audit premier organe d'absorption de couple ( 1), cet organe supplémentaire ( 5) comprenant une paire de saillies ( 15, 17) qui en service engrènent avec lesdits ensembles de garnitures de friction ( 27, 29) et supportent toutes les forces de tirage exercées sur les ensembles de garnitures de friction ( 27, 29). 2 Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe supplémentaire d'absorption du couple ( 5) comporte une paire de saillies ( 15, 17) ayant la forme de doigts de forme adaptée qui font saillie sensi- blement radialement par rapport au disque de frein (D), à raison d'un doigt de chaque côté et s'engagent dans des évidements ( 19) ménagés dans les ensembles de garniture de friction ( 27, 29). 3 Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des ensembles de garnitures de friction ( 27, 29) comprend une plaque support sensible- ment plane ( 23, 25), sur laquelle une garniture de matériau de friction est fixée, chacun desdits doigts ( 15, 17) entrant dans un évidement ( 19) de la région médiane de ce qui cons- titue, en service, le bord supérieur de la plaque support ( 23, 25). 4 Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que les doigts ( 15, 17) et les évidements ( 19) sont conformés de manière complémentaire. 5 Frein à disque selon la revendication 4, caractérisé en ce que les doigts ( 15, 17) et les évidements ( 19) ont une forme générale rectangulaire. 6 Frein à disque selon l'une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la plaque support ( 23, 25) comporte des épaulements ( 45), faisant saillie latéralement, qui s'engagent dans des guides ( 47) que comporte la pince ( 3). 7 Frein à disque selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les doigts ( 15, 17) entrent suffisamment dans les évidements ( 19) ménagés dans les ensembles de garnitures de friction ( 27, 29) pour couvrir assez un endroit théorique situé à l'intérieur de la péri- phérie du disque de frein (D) par lequel le tirage total de la garniture agit effectivement. 8 Frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier organe d'ab- sorption du couple ( 1) a une forme en anneau, l'organe supplémentaire d'absorption de couple ( 5) lui étant boulonné. 9 Frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième liaison à broche coulissante ( 48), cette dernière liaison étant située entre la pince ( 3) et l'organe supplémentaire d'absorption de couple ( 5). Frein à disque selon revendication 9, carac- térisé en ce que la troisième liaison à broche coulissante ( 48) est située entre la pince ( 3) et une saillie extérieure ( 17) de l'organe supplémentaire d'absorption de couple ( 5). 11 Frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite liaison coulis- sante ( 7, 9) comprend une broche ( 39) fixée à la pince ( 3) et se logeant avec coulissement dans le sens axial dans un perçage (B) ménagé dans ledit premier organe d'absorption de couple ( 1). 12 Frein à disque selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite liaison coulissante comprend une broche ( 61) fixée audit premier organe d'ab- sorption de couple ( 1) et se logeant de façon coulissante dans le sens axial dans un perçage ( 63) ménagé dans la pince ( 3).