Brevet FR2523244A1 — publié le 19830916

La présente invention se rapporte à un frein à commande hydraulique comportant au moins un élément de frottement, par exemple plaquette dans le cas d'un frein à disque, adapté à être serré contre une piste tournante sous la poussée d'un pis- ton monté coulissant dans le corps de cylindre, en réponse à un développement de pression dans une chambre de commande rem- plie de liquide hydraulique et définie par le piston dans le cylindre. L'invention se rapporte plus particulièrement à un tel frein dans lequel le piston comporte une pièce en forme de go- belet ayant une paroi latérale cylindrique engagée dans le cy- lindre et un fond adjacent à la chambre de commande. En général, le gobelet formant le piston est métallique, par exemple en fonte d'acier, et est appliqué directement sur l'élément de frottement Au moment du freinage, la chaleur en- gendrée par le frottement de l'élément de frottement contre la piste tournante provoque une élévation de la température du go- belet métallique et par conséquent du liquide hydraulique con - tenu dans la chambre de commande et se trouvant au contact du fond du gobelet Le liquide hydraulique constitué généralement par de l'huile, risque de perdre ses qualités et son efficacité de fonctionnement, lorsque sa température dépasse une valeur déterminée, par exemple 1500 C Il importe donc que la chaleur engendrée par le frottement ne provoque pas une élévation de la température du liquide hydraulique au-dessus d'une telle valeur. L'invention se rapporte plus particulièrement à un tel frein dans lequel des moyens pré vus pour éviter une éléva- tion de température excessive du liquide hydraulique, consis- tent en un noyau cylindrique en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante, engagé dans le gobelet, les parois latérales du noyau et du gobelet étant rendues solidaires l'une de l'autre par des moyens de liaison par effet d'engagement à force. En général, les parois latérales du noyau et du gobelet sont continues, ce qui permet sans doute un engagement à force direct et efficace, mais dans des conditions de montage qui né- cessitent une grande précision et qui sont, de toute façon, ma- laisées en raison des grandes étendues de surfaces mises en pré- sence En outre, le noyau forme souvent un écran thermique in- suffisant pour éviter une élévation de la température du liqui- de hydraulique au-delà d'une valeur excessive. La présente invention a pour objet un frein à commande hydraulique du type sus-indiqué, dans lequel le liquide hydrau- lique de la chambre de commande est préservé, d'une manière particulièrement efficace, contre une élévation de température excessive, tandis que les conditions du montage à force du noyau dans le gobelet sont rendues excellentes. Suivant l'invention, un frein à commande hydraulique du type sus-indiqué, est caractérisé en ce que les moyens de liai- son par effet d'engagement à force du noyau dans le gobelet sont localisés et intéressent seulement une partie des parois latérales du noyau et du gobelet, en ménageant dans la partie restante de ces parois latérales un interstice qui les sépare l'une de l'autre. Grâce à cette disposition, des matelas d'air sont ménagés dans cet interstice entre le gobelet et le noyau et augmentent notablement l'efficacité de l'isolation thermique entre,d'une part, l'élément de frottement qui est admis à s'échauffer au contact de la piste tournante et, d'autre part, le gobelet qui est au contact du liquide hydraulique De cette façon, le li- quide hydraulique est préservé contre une élévation de tempéra- ture excessive et ne risque pas de perdre ses qualités de fonc- tion nement En outre, du fait de la localisation sus-ixidiquée, l'engagement à force du noyau dans le gobelet est rendu parti- culièrement aisé, aussi bien lorsque les moyens de liaison par effet d'engagement à force sont constitués par les parois laté- rales elles-mêmes du noyau et du gobelet, que lorsqu'ils con- sistent en un ou plusieurs organes intercalaires insérés entre ces parois latérales. Suivant un aspect de l'invention, les moyens de liaison par effet d'engagement à force du noyau dans le gobelet sont constitués par des zones localisées des parois latérales elles- memes du noyau et du gobelet. Ces zones localisées sont notamment formées par des protu- bérances du noyau ou du gobelet et sont engagées contre la sur- face courante de l'autre pièce ou de préférence dans des creux ménagés dans cette autre pièce. Les zones localisées sont au moins en partie linéaires et s'étendent par exemple suivant des génératrices du gobelet, notamment sur une partie de la hauteur du gobelet de pré- férence proche du fond de celui-ci Ces zones localisées liné- aires peuvent également être annulaires et, d'une manière gé- nérale, avoir tout agencement approprié Les zones localisées peuvent également être au moins en partie ponctuelles. En variante, les zones localisées sont constituées par un filet hélicoïdal saillant ménagé dans la paroi latérale du go- belet et s'incrustent légèrement dans la paroi latéral du noyau. Dans ce cas l'engagement à force s'effectue non pas par action, axiale mais par action de vissage. Suivant un autre aspect de l'invention, les moyens de liai- son par effet d'engagement à force du noyau dans le gobelet consistent en un ou plusieurs organes intercalaires insérés entre les parois latérales du noyau et du gobelet. Ces organes intercalaires peuvent être engagés directement entre les surfaces courantes du noyau et du gobelet ou dans des creux du noyau et/ou du gobelet. Dans une forme d'exécution, les organes intercalaires com- portent des pattes s'étendant suivant des génératrices et mu- nies de becs d'accrochage De telles pattes peuvent être iso- lées ou réunies en une seule pièce par une embase étoilée pla- cée sur le fond du gobelet. -Dans une autre variante dont la construction est particu- lièrement simple et efficace, l'organe intercalaire consiste en une rondelle élastique fendue dentée extérieurement et en- gagée dans une gorge annulaire du noyau, cette gorge présentant un flanc conique pour donner à la rondelle lors de l'engagement du noyau dans le gobelet une inclinaison qui permet un tel en- gagement mais qui une fois que le noyau a atteint le fond du gobelet solidarise ces deux pièces par effet d'arc-boutement de la denture de la rondelle contre le gobelet. De préférence, et quelle que soit la forme des moyens de liaison entre le noyau et le gobelet, le noyau déborde du gobe- let en sorte que la face extérieure par laquelle le piston est admis à pousser sur l'élément de frottement soit définie par le noyau, à l'exclusion du gobelet. Dans un mode de réalisation, le noyau est en matière de garniture de friction comportant des fibres, des charges et un, liant. Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après dé- crites, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue générale schématique en coupe d' un frein suivant l'invention dont le piston comporte un gobe- let recevant un noyau en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante; la figure 2 est une vue de ce piston en coupe transversa- le suivant la ligne Il-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation latérale du noyau; la figure 4 est une vue de ce noyau en bout suivant les flèches Iv-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en perspective du noyau; la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 mais con- cerne une variante dans laquelle des protubérances du noyau sont engagées dans des creux du gobelet; la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 mais con- cerne une autre variante dans laquelle les protubérances sont prévues sur le gobelet et sont engagées dans des creux du noyau; la figure 8 concerne une autre variante dans laquelle les protubérances du noyau sont annulaires; la figure 9 concerne une autre variante dans laquelle les protubérances du noyau sont ponctuelles; la figure 10 concerne une autre variante dans laquelle le noyau est légèrement incrusté par engagement par vissage dans un filet hélicoïdal saillant de la paroi latérale du go- belet; la figure 11 est une vue analogue à la figure 6 ou à la figure 7 mais concerne une autre variante, dans laquelle des cales sont insérées entre le noyau et le gobelet et sont enga- gées dans des creux du noyau et du gobelet; la figure 12 concerne une autre variante dans laquelle un organe intercalaire en forme de trépied est inséré entre le noyau et le gobelet; la figure 13 montre ce trépied en perspective la figure 14 est une vue analogue à la figure 13 mais dans laquelle le trépied est remplacé par trois pattes distinc- tes; la figure 15 concerne une autre variante encore mais dans laquelle un organe intercalaire en forme de rondelle élastique fendue dentée est inséré entre le noyau et le gobelet; la figure 16 montre cette rondelle en élévation; la figure 17 est une vue analogue à la figure 15 mais en cours de montage du noyau dans le gobelet. On se référera d'abord aux figures 1 à 5 qui concernent, à titre d'exemple non limitatif, une application de l'inven- tion à un frein à disque à commande hydraulique, notamment pour véhicule automobile. On voit à la figure 1, en 10, le disque du frein qui pré- sente deux pistes tournantes opposées 1 l A et ll B adaptées à recevoir en frottement deux éléments de frottement 12 A et 12 B constitués par des plaquettes de frein Chaque plaquette 12 A, 12 B se compose d'une garniture en matière de friction 13 soli- daire d'un support 14 Chaque plaquette 12 A,12 B est admise à frotter contre la piste correspondante de frottement ll A,ll B du disque 10 par la surface libre 15 de la garniture 13 qui est opposée au support 14 C'est par le support 14 qu'esttrans- mis l'effort à chaque plaquette 12 A,123 pour son serrage contre le disque 10. Le frein comporte un 4 trier 16 qui coiffe le disque 10 et dans lequel sont montées les plaquettes 12 A et 12 B L'étrier 16 forme le corps d'un cylindre 17 dans lequel est monté cou- lissant un piston généralement désigné par 18. Le piston 18 présente une face extérieure 19 par laquelle il est admis à pousser sur le support 14 de la plaquette 12 A. Le piston 18 définit dans le cylindre 17 une chambre de comman- de 20 qui est remplie de liquide hydraulique, par exemple de l'huile On voit en 21 un canal qui communique avec la chambre et par lequel une pression est admise à être développée dans la chambre 20. L'étrier 16 comporte également une face de réaction 22 contre laquelle vient prendre appui le support 14 de l'autre plaquette 12 B. Les plaquettes 12 A et 12 B sont ainsi adaptées à être ser- rées contre les pistes tournantes ll A et ll B du disque 10 sous la poussée du piston 18 monté coulissant dans le cylindre 17, en réponse à un développement de pres-sion dans la chambre de commande 20. Le piston 18 (figures 1 à 5) comporte une pièce en forme de gobelet 23 ayant une paroi latérale cylindrique 24 engagée dans le cylindre 17 et un fond 25 adjacent à la chambre de commande 20 Dans l'exemple représenté à la figure 1, le gobe- let 23 est en fonte d'acier Le piston 18 comporte, en outre, un noyau 26 cylindrique en matière thermiquement isolante et mécaniquement résistante Le noyau 26 est logé dans le gobelet 23 et déborde de celui-ci La face extérieure 19,par laquelle le piston 18 est admis à pousser sur la plaquette 12 A,est ainsi définie par le noyau isolant 26, à l'exclusion du gobelet 23. La matière thermiquement isolante et mécaniquement résis- tante dont est fait le noyau 26 est une matière de garniture de friction de frein comportant des fibres, des charges et un liant Plus particulièrement, cette matière comporte, par exem- ple, un pourcentage en poids de 30 % de fibres de verre ou d' amiante, 50 % de charges minérales telles que carbonate de cal- cium et 20 % d'un liant tel que résine phénolique. Les parois latérales du noyau 26 et du gobelet 23 sont rendues solidaires l'une de l'autre par des moyens de liaison L par effet d'engagement à force qui sont localisés et qui in- téressent seulement une partie des parois latérales du noyau 26 et du gobelet 23, en ménageant dans la partie restante de ces parois latérales un interstice M rempli d'air qui les sé- pare l'une de l'autre. Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 5, les moyens de liaison L'par effet d'engagement à force sont constitués par des zones localisées Z des parois latérales elles-mêmes du noyau 26 et du gobelet 23. Ces zones localisées Z sont formées par des protubérances 27, du noyau 26 Plus particulièrement, les zones localisées Z sont au moins en partie linéaires Les zones localisées liné- aires Z constituées par les protubérances 27 s'étendent suivant des génératrices du gobelet 23 sur une partie de la hauteur de la paroi latérale 24 du gobelet 23 qui est proche du fond 25 du gobelet 23 En outre, la face inférieure du noyau 26 pré- sente des protubérances 28 qui sont linéaires et radiales. On appréciera que les conditions de montage du noyau 26 dans le gobelet 23 par engagement à force sont particulière- ment aisées, du fait que la surface latérale de contact entre le noyau 26 et le gobelet 23 est fractionnée suivant les zones localisées Z. Les zones localisées Z ont également pour effet d'amélio- rer l'isolation thermique entre l'élément de frottement 12 A et le liquide de la chambre hydraulique 20. Lors du freinage, une pression est admise par le conduit 21 dans la chambre de commande 20, ce qui pousse le piston 18 contre la plaquette 12 A et assure le serrage du disque 10 entre les plaquettes 12 A et 12 B La chaleur développée par le frotte- ment des plaquettes 12 A et 12 B contre les pistes ll A et ll B du disque 10 ne se transmet que faiblement au fond 25 du gobelet 23, grâce au noyau isolant 26 qui constitue un écran thermique d'autant plus efficace que des matelas d'air tels que M sont ménagés dans le gobelet 23 par le noyau 26 entre les protubé- rances 27 et 28 Ainsi, le liquide hydraulique contenu dans la chambre 20 est préservé contre une élévation de température excessive qui risquerait de lui faire perdre ses qualités et son efficacité de fonctionnement. En variante (figure 6) la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 5, mais les protubérances 27 du noyau 26 sont engagées dans des creux 29 du gobelet 23 Ainsi, les conditions d'engagement à force du noyau 26 dans le gobelet 23 sont rendues encore plus préci- ses et faciles. Dans une autre variante (figure 7), les zones localisées Z sont formées par des protubérances 30 du gobelet 23 Ces pro- tubérances 30 sont avantageusement engagées dans des creux 31 du noyau 26. Dans une autre variante (figure 8) les zones localisées linéaires Z sont formées respectivement par des nervures annu- laires 32 du noyau 26 coaxiales avec le piston 18, tandis que la face inférieure du noyau comporte une nervure annulaire 33. Dans une autre variante (figure 9) les zones localisées Z sont au moins en partie ponctuelles et constituées notamment par des plots saillants 34, tandis que la face inférieure du noyau comporte également des plots saillants 35. Dans une autre variante (figure 10) les zones localisées Z sont constituées par un filet hélicoïdal saillant 36 ménagé dans la paroi latérale du gobelet 23 et s'incrustant légère- ment dans la paroi latérale du noyau 26 Dans ce cas, l'enga- gement à force s'effectue par action de vissage Le matelas d'air M est ménagé entre les spires du filet 36. Dans les formes d'exécution décrites jusqu'à présent les moyens de liaison L sont constitués par des zones localisées Z des parois elles-mêmes au noyau 26 et du gobelet 23. Dans les formes d'exécution qui vont maintenant être dé- crites, les moyens de liaison L consistent en un ou plusieurs organes intercalaires C insérés entre le noyau 26 et le gobe- let 23. On se référera à la figure 11 o la disposition est ana- logue à celle de la figure 6 ou celle de la figure 7 et o les organes C consistent en des cales 37 disposées suivant des gé- nératrices et insérées entre le noyau 26 et le gobelet 23 Ces cales 37 sont avantageusement engagées dans des creux 38 du gobelet 23 et/ou dans des creux 39 du noyau 26. Dans une autre variante (figures 12 et 13), les organes intercalaires C comportent des pattes 40 qui s'étendent sui- vant des génératrices et qui sont munies de becs d'accrochage 41 Ces pattes 40 sont réunies par une embase étoilée 42 pour constituer une seule pièce en forme générale de trépied. Dans la position de montage de la figure 12, les pattes 40 sont insérées entre les parois latérales du noyau 26 et du gobelet 23 avec un effet d'accrochage par les becs 41, tandis que l'embase 42 est insérée entre la paroi inférieure du noyau 26 et le fond du gobelet 23 Comme précédemment, des matelas d'air M sont ménagés entre les pattes 40. Le montage s'effectue d'une manière aisée par effet d'en- gagement à force. Dans une autre variante (figure 14) la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux fi- gures 12 et 13, mais les pattes 40 sont constituées par des pièces distinctes. Dans une autre variante (figures 15 à 17) dont la cons- truction est particulièrement simple et efficace, l'organe in- tercalaire C consiste en une rondelle élastique 50 fendue en 51 et dentée extérieurement en 52 (figure 16). La rondelle 50 est adaptée à être engagée dans une gorge annulaire 53 du noyau 26. La gorge 53 présente un flanc conique 54 pour donner à la rondelle 50 lors de l'engagement (figure 17) du noyau 26 dans le gobelet 23 une inclinaison (figure 16) qui permet un tel engagement mais qui, une fois que le noyau 26 a atteint le fond du gobelet 23, solidarise ces deux pièces par effet d'arc- boutement de la denture 52 de la rondelle 50 contre le gobelet 23 Comme précédemment, un matelas d'air M est ménagé entre les parois latérales du noyau 26 et du gobelet 23. REVENDICAT IONS 1 Frein à commande hydraulique, comportant au moins un élément de frottement ( 12 A) adapté à être serré contre une piste tournante (li A) sous la poussée d'un piston ( 18) monté coulissant dans un corps de cylindre ( 17), en réponse à un développement de pression dans une chambre de commande ( 20) remplie de liquide hydraulique et définie par le piston ( 18) dans le cylindre ( 17), frein dans lequel le piston ( 18) com- porte, d'une part, une pièce en forme de gobelet ( 23) ayant une paroi latérale cylindrique ( 24) engagée dans le cylindre ( 17) et un fond ( 25) adjacent à la chambre de commande ( 20), et d'autre part un noyau cylindrique ( 26) en matière mécani- quement résistante et thermiquement isolante, engagé dans le gobelet ( 23) , les parois latérales du noyau ( 26) et du gobelet ( 23) étant rendues solidaires l'une de l'autre par des moyens de liaison par effet d'engagement à force, frein caractérisé en ce que ces moyens de liaison (L) sont localisés et intéres- sent seulement une partie des parois latérales du noyau ( 26) et du gobelet ( 23), en ménageant dans la partie restante de ces parois latérales un interstice (M) qui les sépare l'une de l'autre. 2 Frein suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (L) par effet d'engagement à force du noyau ( 26) dans le gobelet ( 23) comportent des zones locali- sées (z) des parois latérales elles-mêmes du noyau ( 26) et du gobelet ( 23). 3 Frein suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites zones localisées (Z) sont formées par des protubéran- ces ( 27) du noyau ( 26). 4 Frein suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les protubérances ( 27) du noyau ( 26) sont engagées dans des creux ( 29) du gobelet ( 23). Frein suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites zones localisées (z) sont formées par des protubéran- ces ( 30) du gobelet ( 23). 6 Frein suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les protubérances ( 30) du gobelet ( 23) sont engagées dans ces creux ( 31) du noyau ( 26). 7 Frein suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que lesdites zones localisées (Z) sont au moins en partie linéaires ( 27,30,32). 8 Frein suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites zones localisées linéaires ( 27) s'étendent suivant des génératrices du gobelet ( 23). 9 Frein suivant la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites zones localisées ( 27) suivant des génératrices du gobelet s'étendent sur une partie de la hauteur de la paroi latérale ( 24) du gobelet ( 23). 10 Frein suivant la revendication 9, caractérisé en ce que cette partie de la hauteur de la paroi latérale ( 24) du gobe- iet ( 23) est proche du fond ( 25) du gobelet ( 23). 11 Frein suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites zones localisées linéaires ( 32) sont annulaires et coaxiales avec le piston ( 18). 12 Frein suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les zones localisées (Z) sont constituées par un filet héli- coïdal saillant ( 36) ménagé dans la paroi latérale du gobelet et s'incrustant légèrement dans la paroi latérale du noyau( 26). 13 Frein suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (L) par effet d'engagement à force du noyau ( 26) dans le gobelet ( 23) comportent des moyens interca- laires (C) insérés entre les parois latérales du noyau ( 26) et du gobelet ( 23). 14 Frein suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens intercalaires (C) comportent des cales ( 37) engagées dans des creux ( 38) du gobelet ( 23). Frein suivant la revendication 13 ou la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens intercalaires (C) comportent des cales ( 37) engagées dans des creux ( 39) du noyau ( 26). 16 Frein suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens intercalaires (C) comportent des pattes ( 40)s'éten- dant suivant des génératrices et munies de becs d'accrochage ( 41) 17 Frein suivant la revendication 16, caractérisé en ce que lesdites pattes ( 40) sont réunies en une seule pièce par une embase étoilée ( 42). 18 Frein suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens intercalaires (C) consistent en une rondelle élas- tique fendue dentée ( 50) engagée dans une gorge ( 53) du noyau ( 26). 19 Frein suivant la revendication 18, caractérisé en ce que la gorge ( 53) a un flanc conique ( 54-) produisant un effet d' inclinaison arc-boutant sur la rondelle ( 50) lors de l'engage- ment du noyau ( 26) dans le gobelet ( 23). Frein suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le noyau ( 26) déborde du gobelet ( 23), en sorte que la face extérieure ( 19) par laquelle le piston ( 18) est admis à pousser sur l'élément de frottement ( 12 A) soit définie par le noyau ( 26), à l'exclusion du gobelet ( 23). 21 Frein suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le noyau 26 est en matière de garniture de friction comportant des fibres, des charges et un liant.