Brevet FR2525716A1 — publié le 19831028

PROCEDE DE SURVEILLANCE DE L'ETAT D'USURE DE GARNITURES DE FREIN A DISQUE, INDICATEUR D'USURE ET FREIN A DISQUE La présente invention concerne les procédés de surveil- lance de l'état d'usure de garnitures de friction de treins à disque et, plus particulièrement, un procédé de surveillance de l'état d'usure de la garniture du patin extérieur d'un frein à disque à structure d'étrier coulissant et les indicateurs d'état d'usure pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que, dans les freins à disque, il est hautement souhaitable, notamment pour des raisons de sécurité, de surveiller l'état d'usure des garnitures Diverses techniques ont été proposées, qui mettent souvent en oeuvre des moyens de détecteur incorporés aux garni- tures Pour s'affranchir de ces techniques, relativement simples et fiables mais onéreuses au plan de la fabrication et de l'utilisation, il a également été envisagé, essentiellement pour les freins à disque du type à structure d'étrier coulissant, de détecter le déplacement d'un organe structurel du frein lié au patin que l'on désire surveiller (résultant de l'usure de la garniture dudit patin) Il se pose,à ce niveau, un pro- blème tenant à la somme des tolérances du frein qui interviennent sur la position d'alerte d'usure, en limitant donc grandement la précision de la surveillance. Le brevet français No 1 585 646 décrit ainsi un détecteur d'usure monté par vissage dans le support stationnaire du frein et coopé- rant, en fin d'usure des patins, avec une extrémité d'une branche d'une épingle en U immobilisant radialement les patins de freinage et montée par un cavalier sur la partie extérieure de l'étrier ou anneau de trans- fert En raison des problèmes de tolérances sus-mentionnés, un tel sys- tèmea une précision limitée en raison de la plage importante d'actionne- ment pouvant donner lieu à une alerte soit trop prématurée soit trop tar- dive, préjudiciable au bon fonctionnement du frein. D'autres solutions existantes imposent, par ailleurs, de passer un fil électrique par dessus le disque pour surveiller le patin 25257 1 6 extérieur Un exemple de cette technique est décrit dans la demande de brevet français No 2 431 402 qui concerne un indicateur d'usure monté sur la face extérieure du support de frein et comprenant un plongeur solidarisé à une broche de guidage de la structure d'étrier Or, dans ce type de montage, le fil ramené de l'indicateur vers l'intérieur du frein peut être endommagé soit par frottement sur le disque tournant, soit également par la chaleur dégagée par le disque lors du freinage. La présente invention a précisément pour objet d'éviter les inconvénients de ces techniques antérieures en proposant un procédé O 10 de surveillance de l'état d'usure de la garniture du patin extérieur d'un frein à disque à structure d'étrier coulissant de mise en oeuvre simi 1 e de fonctionnement précis et fiable, évitant de faire passer un fil élc- trique par dessus le disque du frein et garantissant une parfaite préci- sion de fonctionnementquels que soient les niveaux de tolerances lors de la fabrication et du montage du frein. Pour ce faire, selon une caractéristiq Jç, de la présente invention, le procédé de surveillance de l'état d'usure de la garniture du patin extérieur du frein à disque à étrier eolissant, mettant en oeuvre un détecteur à deux éléments déplaçables l'un par rapport à Iav comprend le_ étapes de solidariser à la structure d'6 tr 4 er un preie-r d* ces éléments de détecteur, de solliciter le second 61 iment de dêtecteur pour qu'il porte en permanence contre une surface le référence du support stationnaire du frein, et de détecter le déplacement relatif des deux éléments. Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'indicateur d'état d'usure de la garniture du patin extérieur d'un frein à disque à structure d'étrier coulissant par rapport à un support de frein stationnaire, comprenant un corps de détecteur et un élément palpsur- contacteur déplaçable par rapport au corps, est caractérise en ce qu'il comprend un organe élastique sollicitant l'élément palpeur-contacteur pour normalement écarter l'extrémité de cet élément du corps de détecteur, et des moyens pour monter le corps de détecteur sur la structure d'étrier de façon que l'extrémité de l'élément palpeur-contacteur, sollicité par l'organe élastique, porte contre le support de frein. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de deux modes de réa- lisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: 25257 1 6 la figure 1 est une vue du côté intérieur d'un frein à disque à structure d'étrier coulissant agencé pour être pourvu d'un indi- cateur d'état d'usure selon l'invention; la figure 2 est une coupe schématique axiale du frein de la figure 1 équipé de garnitures de patin neuves; la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2 montrant la configuration du frein avec les garnitures de patin usées la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un indicateur d'usure selon la présente invention en configuration ramassée correspondant à l'état de montage sur le frein à garnitures neuves selon la figure 2; la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 montrant le plongeur de l'indicateur en configuration sortie corres- pondant à l'état du frein avec des garnitures usées selon la figure 3; et la figure 6 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 4, montrant un autre mode de réalisation de l'indicateur d'usure selon l'invention. Dans la description qui va suivre et sur les dessins, les éléments identiques et/ou analogues portent les mêmes chiffres de réfé- rence. On a représenté sur les figures 1 à 3 un frein à disque du type à structure d'étrier 1 supportdeà coulissement sur un support stationnaire de frein 2, par exemple un porte-fusée de roues,au moyen de deux broches> repérées par leurstêtesde montage 3,dont les extrémités extérieures sont fixées au support stationnaire 2 De façon classique, la structure d'étrier 1 comprend une partie intérieure 4 renfermant le piston d'actionnement hydraulique 5 agissant directement sur la plaquette de frein intérieuie 6, et une partie extérieure 7 sollicitant le patin extérieur 8, le disque 9 du frein étant positionné entre les garnitures des patins intérieur 6 et extérieur 8. Conformément à l'invention, la partie intérieure 4 de la structure d'étrier 1 comporte une aile latérale l U servant au montage de l'indicateur d'usure 11 et agenc 6 epour que cet indicateur d'usure 11 ait sa partie extérieure en face d'une surface de référence 12 du support stationnaire 2. De façon plus spécifique, comme détaillé sur les figures 4 et 5, l'indicateur d'usure 11 selon la présente invention comprend un corps de détecteur 13 de configuration générale cylindrique terminé par 25257 1 6 une face frontale 14 et pourvu d'une chambre interne 15 fermée vers l'arrière par une paroi d'obturation 16 et débouchant dans la face frontale 14 par un alésage axial 17 Dans le corps 13 est monté cou- lissant un plongeur cylindrique 18 de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de l'alésage 17, pourvu d'une face d'extrémité plane 19 et d'un téton arrière axial 20 sur lequel est montée une ron- delle métallique de contact 21 formant également support de maintien et d'appui pour un ressort hélicoïdal à spires évolutives 22 dont l'extré- mité de plus grand diamètre porte contre la face interne de la cloison d'obturation 16. Le corps 13 et le plongeur 18 sont réalisés en matériaux isolants et sont dimensionnés de façon que, en configuration ramassée, le plongeur 18 puisse être totalement rétracté, à l'encontre de la force de sollicitation du ressort 22, à l'intérieur du corps avec les faces d'extrémité 14 du corps et 19 du plongeur coplanaires(figures 2 et 4). Comme on le voit sur les figures 2 et 3, la zone de montage 10 de la partie intérieure 4 de la structure d'étrier 1 comporte un alésage tra- versant 23 d'axe parallèle à l'axe de rotation du disque 9 et débouchant en regard de la surface de référence 12 du support stationnaire 2. Dans la configuration représentée sur la figure 2, o le frein est équipé de plaquettes neuves, le corps 13 de l'indicateur 11, réalisé avantageusement en matériau plastique semi-dur,est emmanché légè- rement à force dans l'alésage 23 depuis l'extrémité intérieure de ce der- nier jusqu'à ce que la face frontale 14 du corps 113 vienne porter contre la surface de référence 12 du support stationnaire 2,en provoquant ainsi la complète rétractation du plongeur 18 dans la configuration représentée sur la figure 4 De cette façon, quelles que soient les variations des tolérances dans le montage du frein et de ses patins, ce positionnement en butée du dispositif selon l'invention assure automatiquement sa "mise à zéro", l'élément palpeur prenant simultanément sa place initiale De plus, l'effort de montage du corps 13 dans l'alésage 23 assure le main- tien stable de l'indicateur 11 dans sa position initiale ainsi définie. Au fur et à mesure de l'usure des garnitures des patins de friction du frein, l'ensemble de la structure d'étrier 1 se déplace dans le sens de la flèche de la figure 3 par rapport au support stationnaire 2,entrainant de ce fait le corps d'indicateur 13 tandis que le plongeur 18 demeure plaqué par son extrémité 19 contre la surface de référence 12 du support stationnaire 2 sous l'effet du ressort 22 Lorsque l'ensemble de la 25257 1 6 structure d'étrier 1 s'est déplacé par rapport à la surface de référence 12 du support stationnaire 2 d'une distance d correspondant exactement à l'usure maximale admise pour la garniture 24 du patin extérieur 8, l'in- dicateur d'usure se trouve dans la configuration représentée sur la figure 5, c'est-à-dire avec le plongeur 18 faisant saillie par rapport à la surface frontale 14 du corps 13 de la même distance d, position dans laquelle l'indicateur fournit un signal d'alarme au système d'alerte dont est pour- vu l'habitacle du véhicule De fait, avec l'agencement selon l'invention, au fur et à mesure de l'usure des garnitures des patins de friction, le corps 13 de l'indicateur se déplace vers l'intérieur tandis que le plon- geur 18 demeure immobile dans un repère de référence absolu, en demeurant plaqué contre la surface de référence fixe 12 du support stationnaire 2. La détection du déplacement relatif entre les deux éléments constitutifs de l'indicateur s'effectue comme suit. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 5, deux conducteurs électriques 25 et 25 ' sont noyés dans l'épais- seur du corps 13 de part et d'autre de la chambre 15 et sont rabattus vers l'intérieur pour faire saillie dans cette chambre 15 en formant des contacts 26 et 26 ' interposés sur le trajet vers l'extérieur de la ron- delle 21 pour établir un contact avec cette dernière lorsque le plongeur fait saillie vers l'extérieur du corps 13 d'une distance d et fermer ainsi le circuit électrique relié aux conducteurs 25 et 25 ' et situé entièrement du côté intérieur du frein, sans qu'aucun élément du circuit n'ait à chevaucher le disque. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le conducteur de raccordement 251 se prolonge, à l'intérieur du corps 13 de l'indicateur, par une languette 252 logée dans une rainure longitudinale débouchant dans la chambre 15 de façon à faire normalement saillie radialement vers l'intérieur par rapport au cylindre effectif de déplacement de la péri- phérie de la rondelle 21 L'autre conducteur de raccordement 251 ' com- porte une patte de connexion 253 rabattue contre la face interne de la cloison d'obturation 16 et sur laquelle porte l'extrémité élargie du ressort 22 De cette façon, dans la configuration de repos représentée sur la figure 6, le circuit électrique est fermé entre les conducteurs 251 et 251 ' par la languette 252 en contact avec la rondelle 21, et le ressort 22 en contact avec cette rondelle et contre la patte de connexion 253 La longueur axiale utile de la languette élastique de contact 252 est déterminée de façon que, lorsque le plongeur 18 est déplacé vers 25257 1 6 l'extérieur de la mâme distance d que dans le mode de réalisation précé- dent, le contact entre la rondelle 21 et la languette 252 est interrompu, ce qui ouvre ainsi le circuit électrique relié aux conducteurs 251 et 251 '. Quoique la présente invention ait été décrite en rela- tion avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas est délimitée mais/au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 25257 1 6 REVENDICATIONS 1 Procédé de surveillance de l'état d'usure de la garni- ture ( 24) du patin extérieur ( 8) d'un frein à disque à structure d'étrier ( 1) coulissant par rapport à un support de frein stationnaire ( 2), au moyen d'un détecteur ( 11) à deux éléments ( 13, 18) déplaçables l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: solidariser à la structure d'étrier ( 1) un premier ( 13) de ces éléments de détecteur et solliciter le second élément ( 18) du détecteur pour qu'il porte en permanence contre une surface de référence ( 12) du support stationnaire ( 2) et détecter le déplacement relatif des deux éléments ( 13, 18). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape, le frein étant pourvu de garnitures neuves ( 6, 8), de monter le premier élément ( 13) par emmanchement sur la partie intérieure ( 4) de la structure d'étrier ( 1) de façon qu'une face de référence ( 19) du second élément ( 18) porte contre la surface de référence ( 12) du support stationnaire ( 2). 3 Indicateur de l'état d'usure de la garniture ( 24) du patin extérieur ( 8) d'un frein à disque à structure d'étrier ( 1) coulis- sant par rapport à un support de frein stationnaire ( 2),comprenant un corps de détecteur ( 13) et un élément palpeur-contacteur ( 18, 21) dépla- çable par rapport au corps, caractérisé en ce qu'il comprend un organe élastique ( 22) sollicitant l'élément palpeur-contacteur ( 18, 21) pour normalement écarter l'extrémité ( 19) de l'élément palpeur-contacteur du corps, et des moyens ( 10, 23) pour monter le corps du détecteur ( 13) sur la structure d'étrier ( 1) de façon que l'extrémité ( 19) de l'élément pal- peur-contacteur ( 18, 21) sollicité par l'organe élastique ( 22) porte contre le support de frein ( 2). 4 Indicateur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 21; 26, 252) coopérantssur le corps de détecteur ( 13) et sur l'élément palpeur-contacteur ( 18, 21) pour fournir un signal d'alarme lorsque l'extrémité de l'élément palpeur-contacteur atteint une position écartée du corps de détecteur ( 13) d'une distance prédéterminée (d). Indicateur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément palpeur-contacteur ( 18, 21) est cons- titué d'un plongeur ( 18) coulissant dans le corps de détecteur ( 13) pour 252571 6 faire normalement saillie,sous la sollicitation de l'organe élastique ( 22), par rapport à une face de référence ( 14) du corps de détecteur. 6 indicateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de détecteur ( 13) présente une configuration générale cylindrique et est terminé, à une extrémité, par une face frontale ( 14) au travers de laquelle fait saillie le plongeur ( 18) et définissant ladite face de référence ( 14). 7 Indicateur selon l'une des revendications 4 à 6, carac- térisé en ce qu'il comprend des moyens ( 21; 26, 26 ') pour termer un circuit 1 U électrique lorsque ladite position est atteinte. 8 Indicateur selon l'une des revendications 4 à 6, carac- térisé en ce qu'il comprend des moyens ( 21, 252) pour ouvrir un circuit électrique lorsque ladite position est atteinte. 9 Indicateur selon l'une des revendications 6 à 8, carac- térisé en ce que le support de détecteur ( 13) est réalisé en matériau plastique semi-dur. Frein à disque à structure d'étrier ( 1) coulissant par rapport à un support de frein stationnaire ( 2), comportant des moyens de montage d'un indicateur de l'état d'usure de la garniture ( 24) du patin extérieur ( 8) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend, solidaire de la partie intérieure ( 4) de la structure d'étrier (l),une partie de montage d'indicateur ( 10) comprenant un trou traversant ( 23) d'axe parallèle à l'axe du disque du frein, faisant face à une partie ( 12) du support de frein stationnaire ( 2) et dimensionné pour recevoir à emmanchement le corps de détecteur: cylindrique ( 13) de l'indicateur ( 11).