Brevet FR2503303A1 — publié le 19821008

Piston pour frein à disque de véhicule, et frein à disque équipé d'un tel piston. L'invention est relative à un piston pour frein à disque de véhicule, notamment automobile, lequel frein est du genre de ceux qui comprennent: un étrier monté à cheval sur le disque de part et d'autre duquel sont disposées des garnitures de friction suscepti- bles d'être appliquées contre le disque par au moins un piston creux monté coulissant dans un cylindre solidaire de l'étrier, soit sous l'action d'une pression hydraulique qui s'établit dans le cylindre, soit sous l'action d'une commande mécanique manuelle, - et un mécanisme de rattrapage automatique du jeu pro- voqué par l'usuredes garnitures de friction, ce mécanisme étant disposé à l'intérieur du piston et comprenant, no- tamment, une tige filetée montée dans le cylindre et sur laquelle est engagée une douille taraudée liée en rotation au piston par un accouplement unidirectionnel permettant la rotation de la douille par rapport au piston et à la tige filetée dans le sens qui correspond à un déplacement axial de la douille vers le disque et son arrêt en rotation dans l'autre sens, des moyens étant prévus pour assurer l'entraînement en translation de la douille par le piston lorsque ce dernier se déplace vers le disque. Les freins à disque du genre en question fonc- tionnent de manière satisfaisante; toutefois, certains problèmes subsistent en raison de la combinaison du piston creux avec le mécanisme de rattrapage automatique de jeu disposé dans ce piston. En particulier, lorsque des gar- nitures de frictions usées doivent être remplacées, l'es- pace existant entre le piston et le disque n'est pas suf- fisant pour permettre le passage des garnitures neuves, plus épaisses, de telle sorte qu'une intervention est né- cessaire pour éloigner le piston du disque; il est sou- haitable que cette intervention soit aussi simple que possible. En outre, la disposition du mécanisme de rattrapage automatique de jeu dans le piston creux peut rendre difficile une purge d'air complète du circuit hy- draulique. L'invention a pour but, surtout, de rendre le piston pour frein à disque du genre défini précédemment tel qu'il réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tel qu'il permette d'apporter une solution, au moins partielle aux problèmes évoqués ci-dessus. Selon l'invention, un piston pour frein à disque de véhicule, du genre en question, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens accessibles de l'extérieur du frein permettant l'entraînement en rotation du piston de telle sorte que, lors du remplacement d'une garniture usée, il soit possible de faire tourner le piston dans le sens convenable pour l'écarter suffisamment du disque et pour permettre l'insertion de la ou des garnitures neuves. De préférence, les susdits moyens permettant l'en- trainement en rotation du piston sont disposés sur la face de ce piston tournée vers la garniture de friction. Lorsque le piston est réalisé en un matériau relativement dur, notamment en acier, les susdits moyens sont avantageusement formés par une saillie à contour po- lygonal, notamment hexagonal, sur laquelle on peut agir à l'aide d'une clef. Cette saillie peut être disposée dans un logement creux dont la profondeur axiale est supérieure à la longueur axiale de la saillie de telle sorte que le piston prenne appui contre le support de garniture de friction par l'extrémité frontale des parois limitant le logement, un espace subsistant entre le support de gar- niture et la saillie. Selon une autre possibilité, avantageuse notamment lorsque le piston est réalisé en métal relativement tendre, en particulier en aluminium ou en alliage léger, les sus- dits moyens permettant l'entraînement en rotation du piston sont constitués par un évidement à contour polygonal, notam- ment hexagonal, dans lequel est susceptible d'être engagée une piècede forme complémentaire sur laquelle on peut agir au moyen d'une clef. Selon une variante, on peut agir di- rectement sur l'évidement du piston à l'aide d'une clef adaptée à l'évidement de ce piston, notamment lorsque le piston est en acier. Ledit évidement peut être limité par la surface intérieure d'une paroi annulaire dont la surface extérieure a un contour circulaire. Les moyens prévus pour assurer l'entraînement en translation de la douille par le piston, lorsque ce der- nier se déplace vers le disque, peuvent comprendre une rondelle déterminant entre elle-même et le fond de l'inté- rieur du piston, une chambre. On prévoit, alors, des moyens pour faciliter la purge de cette chambre. Ces moyens com- prennent, de préférence, au moins une rainure réalisée dans la paroi intérieure du piston et s'étendant axialement de part et d'autre de la rondelle. Généralement, deux rainures diamétralement oppo- sées sont prévues. Le piston, notamment lorsqu'il est réalisé en métal tendre tel que l'aluminium ou un alliage léger, peut comporter des moyens d'appui destinés à être placés entre le fond intérieur du piston et la douille taraudée du dis- positif de rattrapage de jeu, de telle sorte que cette douille vienne au contact de ces moyens d'appui lorsque la douille est poussée par la tige filetée et entraîne le piston. Ces moyens d'appui peuvent être formés par une pièce cylindrique dont une face est disposée contre le fond du piston, tandis que l'autre face est destinée à venir en contact avec la douille taraudée, ladite pièce présentant d'une part une ouverture centrale dans laquelle s'engage la tige filetée et d'autre part des rainures ra- diales débouchant dans des rainures réalisées à la surface extérieure de la pièce d'appui pour assurer une purge effi- cace du volume intérieur de cette pièce. L'invention concerne également un frein à disque équipé d'un piston comportant des caractéristiques évoquées précédemment. L'invention consiste, mises à part les disposi- tions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos de modes de réalisation particuliers décrits avec réfé- rence aux dessins ci-annexés, mais'qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1, de ces dessins, est une coupe par- tielle, selon I-1, fig. 2, d'un frein à disque équipé d'un piston selon l'invention. La figure 2 est une vue de gauche, par rapport à la figure 1, du piston. La figure 3 est une vue, à plus grande échelle, suivant la flèche III, figure 1,d'une partie du piston. La figure 4 est une coupe axiale d'une variante de réalisation-du piston. La figure 5, enfin, est une coupe axiale d'une autre variante de réalisation du piston. En se reportant à la figure 1 du dessin, on peut voir, partiellement représenté, un frein à disque de vé- hicule automobile comportant un étrier 1 monté à che- val sur un disque 2 de part et d'autre duquel sont disposées les garnitures de friction 3 susceptibles d'être appli- quées contre le disque par au moins un piston creux 4, monté coulissant dans un cylindre 5 solidaire de l'étrier, soit sous l'action d'une pression hydraulique qui s'éta- blit dans ce cylindre 5, soit sous l'action d'une commande mécanique manuelle du frein de parc. Le piston 4 est arrêté en rotation par rapport à la garniture de friction grâce à une rainure 6 (fig. 1 et 2) prévue dans la face du piston voisine de la garni- ture, coopérant avec une nervure 7 réalisée sur le support de garniture 8. Le frein à disque comporte également un mécanisme de rattrapage automatique du jeu provoqué par l'usure des garnitures de friction. Ce mécanisme est disposé dans le volume intérieur 4a du piston et comprend une tige filetée 9 arrêtée en rotation par rapport au cylindre 5. La tige filetée 9 est munie d'un prolongement 10 traversant un alésage prévu dans le fond du cylindre 5: les moyens d'arrêt en rotation (non' visibles) de la tige 9 par rapport au cylindre 5, peuvent être prévus au niveau de ce prolongement 10 et être formés, par exemple, par un doigt d'arrêt en rotation, prévu sur le prolonge- ment 10, propre à coulisser dans une rainure prévue dans le cylindre 5. La tige 9 et le prolongement 10 peuvent être déplacés en translation suivant la direction axiale lorsqu'une force F suffisante est exercée sur ce prolon- gement 10 par une commande mécanique manuelle (non re- présentée) de frein de parc. Cette force F doit être suffisante pour vaincre des moyens de rappel élastiques (non montrés) propres à maintenir la tige 9 dans la posi- tion reculée de la figure 1. Il convient de noter que le filetage de la tige 9 est un filetage dont le pas est grand par rapport au diamètre de la tige. Une douille taraudée 11 est engagée sur la tige 9: cette douille, sous l'action d'un effort axial dirigé vers la garniture 3, peut se déplacer en translation par rapport à la tige 9, cette translation étant, naturelle- ment, accompagnée d'un mouvement de rotation de la douille par rapport à la tige. La douille taraudée 11 est liée en rotation au piston 4 par un accouplement unidirectionnel A permet- tant la rotation de la douille Il par rapport au piston 4 et à la tige filetée 9, dans le sens qui correspond à un déplacement axial de la douille 11 vers le disque 2, et son arrêt en rotation dans l'autre sens. Ces moyens d'accouplement A sont constitués, par exemple, par un ressort 12 convenablement enroulé autour de la douille 11, ressort dont une extrémité 12a est ancrée dans le piston 4, tandis que l'autre extrémité 12b est libre en appui contre une face 13a d'un épaulement 13 de la douille 11. Des moyens sont prévus pour assurer l'entraine- ment en translation de la douille 11 par le piston 4 lorsque ce dernier se déplace vers le disque 2. Ces moyens comprennent une rondelle 14 disposée contre un épau- lement 15 du piston 4, et un jonc d'arrêt 16 logé dans une gorge 17 du piston 4. Une butée à billes 18 est placée entre l'épaulement 13 et la rondelle 14, du côté de l'épau- lement opposé au ressort 12. Le piston 4 comporte des moyens M accessibles de l'extérieur du frein, pour permettre l'entraînement en rotation du piston 4 de telle sorte que, lors du remplace- ment d'une garniture de friction 3 usée, il soit possible de faire tourner le piston dans le sens convenable pour l'écarter suffisamment du disque 2 et pour permettre l'in- sertion de la ou des garnitures neuves. On comprend, en effet, que lorsqu'une garniture est usée, par suite du rattrapage automatique du jeu, le piston 4 s'est rapproché du disque 2. Après retrait de la garniture usée, l'espace existant entre le piston 4 et le disque 2 est insuffisant pour permettre d'insérer la garni- ture neuve dont l'épaisseur est supérieure à celle de la garniture usée. La rotation du piston 4 dans le sens convenable provoque]'entrainement en rotation de la douille 11 la- quelle, en coopérant avec les filets de la vis 9, se déplace en translation et entraîne le piston en l'éloignant du disque 2. Il est donc possible, grâce aux moyens M de l'in- vention, de reculer le piston 4 lors d'un changement de garnitures de friction sans avoir à démonter la commande mécanique de frein de parc, qui agit sur le prolongement 10. Les moyens M sont disposés sur la face du piston 4 tournée vers la garniture 3, ou, plus précisément, tour- née vers le support 8 de cette garniture. Lorsque le piston 4 est réalisé en un matériau relativement dur, notamment en acier, les moyens M peuvent être formés par une saillie 19 à contour polygonal, notam- ment hexagonal. On peut agir directement sur cette saillie 19 à l'aide d'une clef, lorsque la garniture usée 3 a été retirée. La saillie 19 est disposée dans un logement creux dont la profondeur axiale p est supérieure à la longueur axiale h de la saillie de telle sorte que le piston 4 prenne appui contre le support 8 de garniture par l'ex- trémité frontale 21 (fig. 2) des parois 22 limitant le logement 20: un espace e (fig. 1) subsiste entre le sup- port de garniture 8 et la saillie 19. Le contour extérieur des parois 22 peut être circulaire, comme représenté sur la figure 2. Selon une autre possibilité, avantageuse notam- ment lorsque le piston 4 (fig. 4et 5) est réalisé en mé- tal relativement tendre, en particulier en aluminium ou en alliage léger, les susdits moyens M sont constitués par un évidement 23 à contour polygonal, notamment hexagonal dans lequel est susceptible d'être engagée une pièce,par exemrple un écrou-,de forme complémentaire sur laquelle on peut agir au moyen d'une clef. Selon une variante, on peut agir directement sur cet évide- ment 23 à l'aide d'une clef adaptée à cet évidement. L'évi- dement 23, vu de gauche par rapport aux figures 4 et 5, présente donc un contour intérieur semblable au contour extérieur de la saillie 19 des figures 1 et 2. Cet évidement 23 est limité par la surface inté- rieure 24 d'une paroi annulaire 25 dont la surface exté- rieure 26 a un contour circulaire. L'évidement 23, comme visible d'après les figures 4 et 5, est également prévu dans la face du piston 4 tournée vers le support de garni- ture 8. Les parties des pistons 4, des figures 4 et 5, identiques ou jouant des rôles semblables à des parties déjà décrites pour les figures 1 et 2, sont désignées par les mêmes références numériques, sans que leur des- cription soit reprise. En se reportant de nouveau à la figure 1, on peut voir que la rondelle 14 détermine, entre elle-même et le fond de l'intérieur du piston 4, une chambre 27. Des moyens G sont prévus pour faciliter la purge de l'air de cette chambre et son remplissage complet par le liquide hydraulique du circuit de freinage. Ces moyens G comprennent, par exemple, deux rainures 28 diamétra- lement opposées, prévues dans la paroi intérieure du piston 4 et s'étendant axialement de part et d'autre de la rondelle 14. Ces rainures 28 établissent une communi- cation efficace entre la chambre 27 et le volume du cy- lindre 5 situé à l'arrière du piston, et permettent d'évi- ter d'emprisonner de l'air, ce qui risquerait de provoquer un retard de freinage dans le cas d'une alimentation de liquide sous pression par doseur, ou un allongement de la course de la pédale de frein dans le cas d'une alimenta- tion par un maitre -cylindre classique. Comme bien visible sur la figure 1, les rainures 28 s'étendent au-delà de l'épaulement 15 sur lequel prend appui la rondelle 14, vers le fond de la chambre 27, et au-delà de la gorge 17, vers le fond du cylindre 5. La section transversale d'une rainure 28 peut avoir la forme d'un V, s'ouvrant vers l'intérieur du pis- ton 4, comme visible sur la figure 3. Les rainures 28 sont également visibles sur les pistons des figures 4 et 5. Comme expliqué précédemment, la force F exercée par la commande manuelle du frein de parc est transmise par la tige filetée 9 (fig. 1) à la douille 11 laquelle vient prendre appui contre le fond du piston creux 4 et transmet à ce piston et aux garnitures 3 la force de serrage du disque 2. Lorsque le piston 4 est réalisé en matériau tendre, tel que de l'aluminium, la zone du fond du piston 4 contre laquelle viendrait appuyer la rondelle 11, lors de l'ac- tionnement du frein de parc, pourrait se détériorer rela- tivement rapidement. Pour remédier à cet inconvénient, comme montré sur la figure 5, on prévoit des moyens d'appui R destinés à être placés entre le fond intérieur 4b du piston et la douille taraudée 11 du dispositif de rattrapage de jeu de telle sorte que cette douille vienne au contact de ces moyens d'appui R lorsqu'elle est poussée par la tige filetée 9. Ces moyens d'appui R sont avantageusement formés par une pièce cylindrique 29 en force de rondelle épaisse dont une face 29a est disposée contre le fond du piston, tandis que l'autre face 29b est destinés à venir en con- tact avec la douille taraudée 11. Cette pièce 29, par exemple réalisée en fer fritté ou en acier, est engagée dans un logement 30 prévu dans le piston, et dont le dia- mètre intérieur est égal au diamètre extérieur de la pièce. Cette pièce 29 présente une ouverture centrale 31 (ou alé- sage) dans laquelle peut s'engager l'extrémité de la tige filetée 9. La surface d'appui entre la pièce 29 et le fond 4b du piston est supérieure à la surface d'appui entre cette pièce 29 et la douille 11, ce qui permet de réduire les contraintes sur le métal tendre au niveau des zones de contact. La face 29a de la pièce 29 en appui contre le fond 4_ comporte des rainures radiales 32, par exemple au nombre de quatre, réparties angulairement à 900: ces rainures radiales 32 communiquant avec des rainures axiales 33 réalisées sur la face cylindrique extérieur de la pièce 29. Ces rainures axiales 33 s'ouvrent vers le volume in- térieur du piston 4. L'ensemble des rainures 32 et 33 permet de réali- ser une purge efficace du volume de l'alésage 31, notam- ment lorsque le tige 9 est engagée dans cette ouverture. Les moyens d'appui R permettent d'éviter une détérioration du piston 4 lors de son entraînement par la commande mécanique du frein de parc et lorsqu'il est réa- lisé en un matériau tendre. REVENDICATIONS 1. Piston pour frein à disque de véhirul.e, notamment automobile, lequel frein comprend: - un étrier monté à cheval sur le disque de part et d'autre duquel sont disposées des garnitures de friction susceptibles d'être appliquées contre le disque par au moins un piston creux monté coulissant dans un cylindre solidaire de l'étrier, soit sous l'action d'une pression hydraulique qui s'établit dans le cylindre, soit sous l'action d'une commande mécanique manuelle, - et un mécanisme de rattrapage automatique du jeu provoqué par l'usure des garnitures de friction, ce mécanisme étant disposé à l'intérieur du piston et comprenant, notamment, une tige filetée montée dans le cylindre et sur laquelle est engagée une douille taraudée liée en rotation au piston par un accouplement unidirectionnel permettant la rotation de la douille par rapport au piston et à la tige filetée dans le sens qui correspond à un déplacement axial de la douille vers le disque et son arrêt en rotation dans l'autre sens, des moyens étant prévus pour assurer l'en- trainement en translation de la douille par le piston lorsque ce dernier se déplace vers le disque, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (M) acces- sibles de l'extérieur du frein permettant l'entraînement en rotation du piston (4) de telle sorte que, lors du rempla- cement d'une garniture (3) usée, il soit possible de faire tourner le piston (4) dans le sens convenable pour l'écar- ter suffisamment du disque (2) et pour permettre l'inser- tion de la ou des garnitures neuves. 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (M) permettant l'entraînement en rotation du piston (4) sont disposés sur la face de ce piston tournée vers la garniture de friction. 3. Piston selon la revendication 1 ou 2, réalisé en un matériau relativement dur, notamment en acier, caractérisé par le fait que les susdits moyens (M) sont formés par une saillie (19) à contour polygonal notamment hexagonal sur laquelle on peut agir à l'aide d'une clef. 4. Piston selon la revendication 1 ou 2, notam- ment réalisé en un métal relativement tendre tel que de l'alliage léger, caractérisé par le fait que les susdits moyens (M) permettant l'entraînement en rotation du piston sont constitués par un évidement (23) à contour polygonal notamment hexagonal dans lequel est susceptible d'être engagée soit une pièce de forme complémentaire sur laquelle on peut agir au moyen de clef soit une clef spécialement adaptée. 5. Piston selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'évidement (23) est limité par la surface intérieure d'une paroi annulaire (25) dont la surface extérieure (26) a un contour circulaire. 6. Piston pour frein à disque, lequel frein comprend: - un étrier monté à cheval sur le disque de part et d'autre duquel sont disposées des garnitures de friction suscep- tibles d'être appliquées contre le disque par au moins un piston creux monté coulissant dans un cylindre solidaire de l'étrier, soit sous l'action d'une pression hydraulique qui s'établit dans le cylindre, soit sous l'action d'une commande mécanique manuelle, - et un mécanisme de rattrapage automatique du jeu provo- qué par l'usure des garnitures de friction, ce mécanisme étant disposé à l'intérieur du piston et comprenant, no- tamment, une tige filetée montée dans le cylindre et sur laquelle est engagée une douille taraudée liée en rotation au piston par un accouplement unidirectionnel permettant la rotation de la douille par rapport au piston et à la tige filetée dans le sens qui correspond à un déplacement axial de la douille vers le disque et son arrêt en rotation dans l'autre sens, des moyens étant prévus pour assurer l'entraînement en translation de la douille par le piston lorsque ce dernier se déplace vers le disque, lesquels moyens comprennent une rondelle déterminant entre elle- même et le fond de l'intérieur du piston une chambre, caractérisé par le fait que le piston comporte des moyens (G) pour faciliter la purge de la chambre (27). 7. Piston selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens pour assurer l'entraînement en trans- lation de la douille par le piston comprennent une ron- delle déterminant entre elle-même et le fond de l'inté- rieur du piston une chambre, caractérisé par le fait que le piston comporte des moyens (G) pour faciliter la purge de la chambre (27). 8. Piston selon la revendication 6 ou 7, caracté- risé par le fait que les moyens (G) pour faciliter la purge de la chambre comprennent au moins une rainure (22), notam- ment deux rainures (22) diamétralement opposées, réalisées dans la paroi intérieure du piston et s'étendant axiale- ment de part et d'autre de la rondelle (14). 9. Piston selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, notamment réalisé en métal tendre, ca- ractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'appui (R) destinés à être placés entre le fond intérieur (4b) du piston et la douille taraudée (11) du dispositif de rat- trapage de jeu, de telle sorte que cette douille (11) vienne au contact de ces moyens d'appui (R) lorsque la douille est poussée par la tige filetée (9) et entraîne le piston. 10. Piston selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les moyens d'appui (R) sont formés par une pièce cylindrique (29) dont une face (29a) est disposée contre le fond (4b) du piston, tandis que l'autre face (29b) est destinée à venir en contact avec la douille taraudée (11), ladite pièce présentant d'une part une ouverture centrale (31) dans laquelle s'engage la tige filetée (9) et d'autre part des rainures radiales (32) débouchant dans des rainures (33) réalisées à la surface extérieure de la pièce d'appui pour assurer une purge efficace du volume intérieur de cette pièce. 11. Frein à disque de véhicule, notamment automo- bile, comprenant: - un étrier monté à cheval sur le disque de part et d'autre duquel sont disposées des garnitures de friction suscep- tibles d'être appliquées contre le disque par au moins un piston creux monté coulissant dans un cylindre soli- daire de l'étrier, soit sous l'action d'une pression hydraulique qui s'établit dans le cylindre, soit sous l'action d'une commande mécanique manuelle, - et un mécanisme de rattrapage automatique du jeu provo- qué par l'usure des garnitures de friction, ce mécanisme étant disposé à l'intérieur du piston et comprenant, notamment, une tige filetée montée dans le cylindre et sur laquelle est engagée une douille taraudée liée en rotation au piston par un accouplement unidirectionnel permettant la rotation de la douille par rapport au piston et à la tige filetée dans le sens qui correspond à un déplacement axial de la douille vers le disque et son arrêt en rotation dans l'autre sens, des moyens étant pré- vus pour assurer l'entrainement en translation de la douille par le piston lorsque ce dernier se déplace vers le disque, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un piston conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 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