Brevet FR2516189A1 — publié le 19830513

I La présente invention concerne un dispositif hydraulique d'actionnement pour un frein, en particu- lier un frein à disque et à garnitures, pour véhicules automobiles, comportant un piston, dont l'extrémité avant, sortant d'un cylindre, présente un talon, appli- cable sur une mechoire de frein, une t 8 le protectrice annulaire, qui est enfilée par l'avant sur la surface latérale externe du talon, et une garniture élastique annulaire, qui est disposée derrière la t 8 le protectrice, et dont le bord radial interne est étanché par rapport au piston, tandis que son bord radial externe est étanché par rapport au cylindre. Dans un dispositif connu d'actionnement de ce type (Modèle d'Utilité allemand 71 47 508), un col cylindrique est formé sur le bord radial interne de la tôle protectrice, ce col s'appliquant, par sa surface interne, contre une surface externe cylindrique du talon aménagé sur le piston, et étant lui-même entouré par un col de la garniture La face avant de la t 8 le protec- trice se trouve dans le même plan que la face avant du piston, et elle est donc appliquée,en même temps que cette dernière, contre une plaquette arrière de la mâchoire de frein correspondante Par suite, la tale protectrice s'échauffe en cas de freinage assez long, à peu près aussi fortement que la plaquette arrière, si bien que la chaleur agit d'une façon importante, par rayonnement et conduction thermique directe de la tôle protectrice sur la garniture appliquée contre sa face arrière Par suite, la garniture peut vieillir rapidement, s'il y a accumulation de freinagesviolente% accompagnésde dégagements intensesporrespondant$, de chaleur. Il en va également de m 9 me avec d'autres dispositifs connus d'actionnement (demandes de brevet allemand publiées sous les N O 1 207 160 et 2 236 420), qui se distinguent essentiellement du type décrit ini- tialement par le fait qu'ils présentent une t 8 le protec- trice annulaire ou en forme de pot, s'appliquant, par uncol cylindrique ou un élément de paroi, contre la paroi interne du piston, qui est en forme de godet, et dont l'extrémité ouverte sort du cylindre La paroi avant, annulairedu piston, est complètement recouverte, dans ces cas, par la tôle protectrice, si bien que le piston n'agit sur la mtchoire de frein correspondante que par l'intermédiaire de la tôle protectrice, et que, par suite, ladite tôle protectrice atteint encore plus rapidement, à chaque freinage, la température de la plaquette arrière, de sorte que l'action de la chaleur sur la garniture est encore plus intense que dans le cas du dispositif connu, décrit en premier. D'autre part, avec tous les dispositifs connus, décrits précédemment, la tôle protectrice agit comme un ressort entrele piston et la mâchoire de frein voisine, lorsqu'elle s'est déformée, notamment par suite de l'échauffement, en prenant une forme ondulée ou en tronc de cône Par suite de cet effet de ressort de la tôle protectrice, lorsque le frein est desserré, le piston est repoussé, par la m 9 choire de frein, davantage dans le cylindre que ce ne serait le cas en l'absence de déformation de la tôle protectrice. Lors de l'actionnement suivant du frein, il faut par suite envoyer dans le cylindre une plus grande quantité de liquide de freinage; ceci veut dire que la course de la pédale,nécessaire pour freinerest supérieure à ce qu'elle serait en l'absence de l'effet mentionné de ressort de la tôle protectrice D'autre part, dans les réalisations connues,précédemment décrites, selon qu'il y a par hasard coïncidence entre les tolérances sur les diamètres de l'extrémité avant du pi-ston, d'une part, et du col cylindrique ou de l'élément de paroi réalisé sur la tôle protectrice, d'autre part, ladite tôle protectrice peut ttre soit difficile à monter, soit montée avec un jeu tel qu'elle cliquette. Un des objectifs de la présente invention est de perfectionner un dispositif hydraulique d'action- nement du type indiqué précédemment, de manière que la tôle protectrice puisse être fixée d'une façon simple et fiable, de telle sorte qu'elle n'exerce, en cas de déformations,aucune force de rappel sur le piston, et qu'elle protège la garniture plus efficacement qu'auparavant contre la conduction thermique et le rayonnement thermique. Le dispositif hydraulique d'actionnement pour un frein selon la présente invention est du type indiqué initialement, et il est caractérisé par le fait que le talon présente une rainure annulaire sur sa surface latérale externe, et que la tÈle protectrice com- porte des languettes élastiques, qui font saillie vers l'intérieur, audelà de son bord radial interne, et qui sont encastrées dans la rainure annulaire, si bien -que la tôle protectrice est maintenue à une certaine distance de la m 9 choire de frein. Le dispositif hydraulique d'actionnement pour un frein selon la présente invention offre notamment les avantages suivants: (a) la tôle protectrice peut 9 tre enfilée sur le talon du pistonet ses languettes élastiques peuvent s'encastrer dans la rainure annulaire, même en cas de tolérances défavorables sur leurs diamètres res- pectifs, sans effort ni attention particuliers, à la main ou à l'aide d'uin dispositif simple; (b) l'encastrement des languettes dans la rainure annulaire immobilise la tôle protectrice de façon sûre dans sa position; (c) comme la t 8 le protectrice ne peut pas toucher la mâchoire de frein correspondante, les forces d'actionnement du frein et les forces de rappel sont transmises exclusivement par la face avant du piston, directement à la mâchoire de frein correspondante; (d) la tôle protectrice ne participe pas à la transmission des forces axiales d'actionnement ou de rappel,m 9 me dans le cas o la face avant du piston a pu s'imprimer sur la face arrière de la mâchoire de frein voisine ou bien sur sa plaquette arrière, dans un recouvrement amortisseur de vibrations; (e) la tôle protectrice est balayée par de l'air sur ses deux faces, et, au freinage, elle s'échauffe donc relativement peu Par suite, une faible quantité de chaleur peut agir sur la garniture, à partir de la t 8 le protectrice L'action calorifique de la m 9 choire de frein, sur la garniture, par l'intermédiaire du piston, est réduite par la rainure annulaire, usinée dans le talon du piston, et elle est réduite d'autant plus par la t 8 le protectricejouant le r 8 le d'une nervure de refroidissement, que la t 8 le protectrice s'applique. par une plus grande surface, sur une face latérale de ladite rainure annulaire. Selon une caractéristique préférentielle du dispositif d'actionnement suivant la présente invention, la rainure annulaire aménagée dans le talon est délimitée par des surfaces latérales, qui convergent radialement vers l'intérieur, et des parties au moins des languettes élastiques sont repliées hors du plan de la t 8 le protectrice, et ainsi encastrées entre les surfaces latérales de ladite rainure. Cette caractéristique procure l'avantage supplémentaire suivant: on peut admettre des tolérances de fabrication particulièrement grandes sur les dimensions, adaptées les unes aux autres, de la rainure annulaire d'une part, et de la t 8 le protectrice d'autre part, sans qu'un cliquetis de la t 8 le protectrice soit à craindre en fonctionnement. De préférence, la surface latérale arrière de la rainure se trouve dans un plan radial; dans ce cas, la convergence des deux surfaces latérales de la rainure est obtenue par le fait que seule sa surface latérale avant est inclinée. Il est alors particulièrement avantageux que les languettes élastiques soient repliées uniformément vers l'avant Dans ce cas, la t 8 le protectrice s'applique sur-la face latérale arrière de la rainure par une surface annulaire relativement importante, qui n'est interrompue que par le repliement des languettes, ce qui procure une bonne transmission de la chaleur entre le piston et la tale protectrice - Les languettes élastiques peuvent cependant être également décalées les unes par rapport aux autres, de façon à s'appliquer alternativement sur les surfaces latérales avant et arrière-de la rainure annulaire usinée dans le talon du piston. A titre de variante, les languettes élasti- ques peuvent être tordues sur elles-mêmes, chacune autour d'un axe radial On parvient ainsi à ce que chaque languette s'applique par un bord avant sur la surface latérale avant de la rainure, et, par un bord arrière, sur la surface latérale arrière de ladite rainure. Comparativement à ces variantes, il est cependant en général préférable de recourir à la dispo- sition décrite, comportant des languettes repliées uniformément vers l'avant, en raison de leur simplicité de fabrication Dans le cas o les dispositifs d'action- nement selon la présente invention doivent Jtre fabriqués en séries assez importantes, il est facile de mécaniser, ou même d'automatiser, le montage de la tôle protectrice, grâce au simple encliquetage de ses languettes élastiques dans la rainure annulaire du pourtour du piston A cet effet, les languettes élastiques sont réparties le plus régulièrement possible sur un secteur angulaire, le plus grand possible, du bord interne de la t 8 le protec- trice; il suffit alors de veiller à ce que la t 8 le protectrice annulaire ne soit pas affaiblie excessivement dans les zones à faible largeur radiale. La forme de réalisation suivante de l'inven- tion facilite au contraire un montage manuel: toutes les languettes élastiques sont disposées dans un secteur de la t 8 le protectrice annulaire, qui s'étend au plus sur 180 degrés, et le bord interne de ladite tôle protectrice se trouve, dans une zone opposée à ce secteur, à une distance réduite de son centre Dans ce cas, la têle protectrice est tout d'abord enfilée sur le talon 16189 du piston en position oblique, et la zone mentionnée accrochée dans la rainure annulaire; ensuite seulement, le secteur mentionné est poussé jusqu'à ce que les languettes élastiques,qui ne sont formées que là, s'encastrent dans la rainure annulaire. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le piston présente, à une certaine distance axiale en arrière de la rainure annulaire mentionnée, une seconde rainure annulaire, qui reçoit le bord radial interne de la garniture, de façon connue en soi. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un frein à disque et à garnitures pour véhicules automobiles. La figure 2 représente à plus grande échelle la partie Il de la figure 1. La figure 3 est une vue de face de la t 8 le protectrice représentée sur les figures 1 et 2. La figure 4 est une vue, analogue à la figure 3, d'une variante de réalisation de la tôle pro- tectrice. La figure 5 illustre une variante de la figure 2. La figure 6 est une vue partielle en élévation dans le sens de la flèche VI de la figure 5. Le frein représenté est associé à un disque de freinage,10,et il comporte un support de frein 12, qui peut 9 tre fixé à une fusée d'essieunon représentée, ou à un carter d'essieu d'un véhicule automobile, et qui enserre le bord du disque de freinage 10 Sur le support de frein 12,-une armature flottante 14 est guidée de façon coulissante parallèlement à l'axe de rotation du disque de freinage 10 L'armature flottante 14 passe également par dessus le bord externe du disque de freinage 10; un cylindre 16, dont l'axe A est parallèle à l'axe de rotation du disque de freinage, est aménagé du c 8 té de l'armature flottante 14, situé vers l'inté- rieur du véhicule, tandis qu'une aile 18, qui fait saillie radialement vers l'intérieur par rapport au disque de freinage, est disposée de l'autre c 8 té,vers l'extérieur du véhicule. A l'intérieur de l'armature flottante 14, deux mâchoires de frein,20 et 22,sont disposées respec- tivement de chaque c 8 té du disque de freinage 10, chacune de ces mâchoires de frein comportant une pla- quette arrière 24 en acier et une garniture de frein 26 Chacune des mâchoires de frein,20 et 22,prend appui directement sur le support de frein 12, de façon à résister aux mouvements dans la direction périphérique du disque de freinage 10 D'autre part, les deux mâchoires de frein,20 et 22,sont accrochées, de la façon habituelle, à une paire de broches, à axesparallèles, qui ne sont pas représentées, qui sont fixées de façon amovible à l'armature flottante 14,et qui empochent les mouvements radiaux desdites mâchoires de frein Des rivets creux 28 sont fixés, avec leurs axes parallèles, dans des parties des plaquettes arrière,24,des deux mâchoires de frein,20 et 22, qui sont dégagées par les garnitures correspondantes 26, et chaque rivet creux 28 porte un ressort d'abaissement 30, dont les branches prennent appui, également de façon connue, sur les broches mentionnées, pour empocher que les mâchoires de frein, et 22,ne broutent en cas de vibrations. Dans le cylindre 16 est guidé un piston 34, en forme de godet, qui est pourvu d'une bague d'étanchéité 32,et dont l'extrémité avant, ouverte, sort dudit cylindre, et présente un talon 36, dont le diamètre externe D 36 est inférieur au diamètre externe,D 34# de la partie principale dudit piston 34 Dans le talon 36 est usinée une rainure annulaire 38, qui est limitée- par une surface latérale arrière,40,et une surface latérale avant,42 L Selon la figure 2, la surface latérale arrière 40 de la rainure se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe A, tandis que sa surface latérale avant, 42, est une surface conique, dont le-diamètre va en diminuant vers la gauche de la figure,-et qui converge ainsi vers lasurface latérale arrière 40 Le fond de la rainure annulaire 38 est arrondi, selon la figure 2, pour éviter l'appari- tion de tensions d'entaille. Au lieu de la rainure annulaire 38, illustrée sur la figure 2, on peut usiner, selon la figure 5, dans le talon 36 du piston 34, une rainure annulaire 38 ', qui est limitée des deux c 8 tés par des surfaces coniques. Comme autre variante, on peut prévoir une rainure annu- laire à section transversale en forme de U, c'est-à-dire limitée par des surfaces latérales parallèles La forme de réalisation illustrée sur la figure 2 s'est cependant révélée comme particulièrement avantageuse. A une certaine distance derrière la rainure annulaire 38 ou 38 ', est usinée, dans le piston 34, une seconde rainure annulaire 44, qui, dans les exemples de réalisation illustrésprésente une section transversale en forme de U La seconde rainure annulaire 44 accueille le bord radial interne, en forme de bourrelet, d'une garniture 46, qui est constituée en caoutchouc ou en matière synthétique élastique, et dont le bord radial externe est encastré dans une rainure annulaire,48,du cylindre 16. La garniture 46 est protégée, selon la figure 1, contre tout contact direct avec la plaquette arrière 24 de la mâchoire de frein voisine 20, ainsi que contre tout rayonnement thermique, par une t Cle de protection 50, qui est fixée,devant elle, sur le talon 36 du piston 34 La t 8 le protectrice 50 se trouve sensiblement dans un plan Bperpendiculaire à l'axe A, et elle présente un bord radial interne, 52, sensiblement circulaire, dont le centre C se trouve sur l'axe A. Le diamètre D,2 du bord interne 52 est notablement infé rieur au diamètre D 34 du piston 34, mais un peu supérieur au diamètre D 36 du talon 36. La t 8 le protectrice 50 présente plusieurs languettes élastiques 54, qui sont espacées angulairement, sont réalisées chacune symétriquement par rapport à un axe radial E, sont délimitées chacune par deux fentes 56, parallèles à cet axe E, et sont repliées hors du plan B Les bords radiaux internes des languettes 54 se trouvent sur un cercle, dont le diamètre, D 54, est inférieur au diamètre externe, D 36, du talon 36, mais un peu supérieur au diamètre, D 38, du fond de la rainure annulaire 38. Les languettes élastiques 54 peuvent 9 tre repliées de différentes façons hors du plan B de la partie principale de la t 8 le protectrice 50 Les lan- guettes 54 sont d'une réalisation particulièrement simple et elles sont particulièrement efficaces si, selon la figure 2, toutes ces languettes sont repliées, hors du plan B, vers l'avant, c'est-à-dire en s'éloignant du cylindre 16 Dans ce cas, la t 8 le protectrice 50 s'applique contre la surface latérale arrière 40 de la rainure 9 par des surfaces en forme de secteursd'anneau, de grandeur notable, tandis que les languettes 54 prennent appui, par leur bord radial interne, contre la surface latérale avant,42,de la rainure, et, de cette façon, assurent le centrage de la t 8 le protectrice 50 par rapport au piston 34 et l'immobilisent en la proté- geant contre les secousses. Cependant, les languettes 54 peuvent 9 tre aussi repliées alternativement vers l'avant et vers l'arrière, de manière à S appliquer alternativement sur les surfaces latérales arrière, 40, et avant, 42, de la rainure; cette disposition alternée des languettes 54 est particulièrement appropriée pour empocher des mouvements relatifs du piston 34 par rapport à la t 8 le protectrice 50, ce qui n'a cependant de l'intérgt que lorsque la face extrgme avant du piston 34 présente un évidement, par exemple en forme de secteur, qui doit emp&cher les grincements, et qui doit donc conserver une position angulaire déterminée La tôle protectrice est empochée de tourner autour de l'axe A,par rapport à l'armature flottante 14, par des saillies externes, 58, formées sur ladite t 8 le Par suite, la t 8 le protec- trice 50 peut également empocher le piston 54 de tourner autour de l'axe A lorsque les languettes 54 s'agrippent sur les surfaces latérales,40 et 42,de la rainure, par exemple par suite de la disposition alternée, précédem- ment décrite, desdites languettes. Ce dernier résultat peut 9 tre également obtenu, selon la variante illustrée sur les figures 5 et 6, en tordant les languettes élastiques 54 sur elles- m 8 mes, autour de leur axe radial E Cette torsion, de même que la disposition alternée des deux c 8 tés, des languettes 54, empêche cependant que la t 8 le protectrice 50 ne s'applique sur la surface arrière de la rainure, selon la figure 2, par des surfaces relativement grandes, ce qui est généralement préféra- ble relativement à la transmission, relativement bonne, de la chaleur qui peut 9 tre ainsi obtenue entre le piston 34 et la t 8 le protectrice 50. L'emploi exclusif de languettes 54, qui, selon la figure 2, sont repliées vers l'avant, c'est-à-dire en s'éloignant du cylindre 16, est aussi particulièrement avantageux du point de -vue du montage de la t 8 le protec- trice 50 Lorsque la t 8 le protectrice 50 présente exclusivement des languettes 54 repliées vers l'avant, elle peut ttre en effet aisément centrée par son bord radial interne 52 sur le talon 36,avant que ne soit exercée une force axiale plus grande, qui replie élasti- quement davantage vers l'avant lesdites languettes élastiques, de telle sorte que, lorsque la t 8 le protec- trice 50 est enfilée sur la partie avant du talon 36, les languettes peuvent s'écarter, pour s'encastrer ensuite dans sa rainure annulaire 38, dès que les parties du bord radial interne 52, situées entre lesdites languettes 54, ont été appliquées avec une force déter- minée contre la surface latérale arrière 40 de la rainure. il La forme de réalisation de la tôle protec- trice 50 qui est illustrée sur la figure 4, et qui constitue une variante de la figure 3, est particulière- ment avantageuse pour un montage manuel; dans cette forme de réalisation, on a prévu seulement trois languettes élastiques 54, qui sont toutes disposées dans un secteur de 120 degrés En regard de la ligne médiane de ce secteur est prévue une zone 60,dans laquelle le bord radial interne 52 de-la tÈle protec- trice 50 s'écarte, vers l'intérieur, de sa forme circu- laire, et parvient à une distance minimale F, du centre C, qui est inférieure à la moitié du diamètre D 52 La t 8 le protectrice 50 peut être accrochée dans la rainure annu- laire 38 par cette zone 60 avant que les languettes élastiques 54 ne soient poussées sur le talon 36 et ne viennent s'encastrer dans la rainure annulaire 38. REVENDICATIONS 1 Dispositif hydraulique d'actionnement pour un frein, en particulier un frein à disque et à garnitures, pour véhicules automobiles, comportant un piston ( 34), dont l'extrémité avant, sortant d'un cylindre ( 16), présente un talon ( 36), applicable sur une mâchoire de frein ( 20), une t 8 le protectrice annulaire ( 50), qui est enfilée par l'avant sur la surface latérale externe du talon ( 36), et une garniture élastique annulaire ( 46), qui est disposée derrière la tble protec- trice ( 50), et dont le bord radial interne est étanché par rapport au piston ( 34), tandis que son bord radial externe est étanché par rapport au cylindre ( 16), dispositif caractérisé par le fait que le talon ( 36) présente une rainure annulaire ( 38) sur sa surface latérale externe, et que la tÈle protectrice ( 50) comporte des languettesélastiques ( 54), qui font saillie vers l'intérieur, au-delà de son bord radial interne ( 52), et qui sont encastrées dans la rainure annulaire ( 38), si bien que la t 8 le protectrice ( 50) est maintenue à une certaine distance de la mâchoire de frein ( 20). 2 Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la rainure annulaire ( 38),aménagée dans le talon ( 36),est délimitée par des surfaces latérales ( 40, 42), qui convergent radialement vers l'intérieur, et que des parties au moins des languettes élastiques ( 54) sont repliées hors du plan (B) de la t 8 le protectrice ( 50), et ainsi encastrées entre les surfaces latérales ( 40, 42) de ladite rainure. 3 Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface latérale arrière ( 40) de la rainure se trouve dans un plan radial. 4 Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les languettes élastiques ( 54) sont repliées uniformément vers l'avant. Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les languettes élastiques( 54) sont décalées axialement les unes par rapport aux autres. 6 Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les languettes élastiques ( 54) sont tordues chacune sur elle-même, autour d'un axe radial (E). 7 Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que toutes les languettes élastiques ( 54) sont disposées dans un secteur de la t 8 le protectrice annulaire ( 50), qui s'étend au plus sur 180 degrés, et que le bord interne ( 52) de ladite tble protectrice ( 50) se trouve, dans une zone ( 60) opposée à ce secteur, à une distance réduite (F) de son centre (C). 8 Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé par le fait que le piston ( 54) présente,à une certaine distance axiale derrière la rainure annulaire ( 38), une seconde rainure annulaire ( 44),qui reçoit, de façon connue en soi, le bord radial interne de la garniture ( 46)*-'