Brevet FR2532702A1 — publié le 19840309

L'invention concerne un frein à disque à garnitures partiel- les, notamment pour véhicules automobiles, comportant essentiellement - un support de frein fixé à l'essieu, un étrier qui chevauche le bord d'un disque de frein et qui est équipé d'un dispositif d'actionnement du frein et est monté de façon à pouvoir coulisser sur un élément de guidage, parallèlement à l'axe du disqcue; et des patins de frein qui peuvent être pressée contre le disque, des deux côtés de celui-ci, lors de l'actionnement du frein et qui sont maintenues à l'aide de broches, boulons ou moyens analogues. Les freins à disque à étrier flottant connus appartenant à ce genre possèdent, dans la partie de l'étrier située au-dessus du pour- tour du disque, un ajour dont les dimensions sont au moins assez gran- des pour que les patins, constitués chacun d'une garniture et d'un support de garniture, puissent être enlevés au travers de cette ouverture, après enlèvement de broches de retenue, et puissent être remplacée par des patins neufs Dans certains cas, il n'est ainsi pas nécessaire que le frein à disque soit démonté de la roue pour rem- placer les patins Les forces de frottement ou freinage sont transmi- ses en partie aux organes de retenue, c'est-à-dire aux broches ou bou- lons combinés à des ressorts expanseurs, et en partie, par l'intermé- diaire de surfaces l'appui par lesquelles les garnitures ou leurs supports sont au contact de surfaces correspondantes appartenant à l'é- trier, à cet étrier et de celui-ci à l'essieu par l'intermédiaire du support de frein Il est alors difficile d'exclure, pour toutes les con- ditions d'usure, la surcharge des divers composants sous l'effet des forces de freinage importantes; il est en outre difficile de maintenir à un faible niveau les efforts nécessaires pour déplacer l'étrier. Il est également connu que l'étrier flottant soit monté à coulissement sur deux boulons agencés parallèlement à l'axe du dis- que et séparés l'un de l'autre par un intervalle radial, Les deux bou- lons sont soit directement fixés à l'essieu soit fimés à un élément de châssis du véhicule Dans un exemple de réalisation connu appartenant à ce genre (demande de brevet allemand DE-AI 30 44 185), l'étrier ne porte que la garniture de frein extérieure et n'est guidé que par l'un des deux boulons La garniture intérieure, qui se trouve en face, est mon- tée sur une plaque d'appui qui, lors du freinage, glisse sur le deuxième boulon de guidage Lors de l'actionnement du frein, le cylindre hydrau- lique agencé sur la branche intérieure de l'étrier agit sur cette pla- que d'appui En outre, la plaque d'appui intérieure est liée à une partie pour guidage et transmission de forces, laquelle attaque l'étrier du c 6 té sortie du disque, cette liaison étant telle qu'elle permet un déplacement parallèle à l'axe du disque tout en permettant néanmoins à la force périphérique exercée sur la plaque d'appui d'être aussi transmise à l'étrier et, par celui-ci, en partie au deuxième boulon de guidage Les forces périphériques ou forces de frottement se répartissent donc à peu près également sur les deux boulons de guidage. L'utilisation de deux boulons de guidage implique, pour la fabrication et le montage, une complication non négligeable En outre, il est difficile d'aligner les moyens de guidage de façon qu'il y ait toujours, pour chaque condition d'usure des garnitures, une transmis- sion équilibrée des forces de freinage à ces éléments, alors qu'une telle transmission est pourtant nécessaire pour éviter le coincement ou blocage des boulons dans les portées de glissement, ou pour éviter un accroissement inadmissible de la force nécessaire au déplacement de l'étrier. En outre, on connaît déjà un frein à disque à garnitures partielles réalisé sous la forme d'un frein à étrier pendulaire et des- tiné surtout à des motocyclettes (demande de brevet allemand DE-OS 28 39 195) L'ensemble de ce frein est situé latéralement par rapport au disque, contre une partie support, le boulon de guidage étant inséré à peu près au milieu de la surface d'appui et maintenant le frein sur la partie support Les patins sont maintenus dans l'étrier à l'aide d'un prolongement du boulon de guidage et d'un deuxième boulon, plus court, qui ne traverse que l'étrier L'ensemble des forces périphériques ou forces de frottement doit être supporté par ces deux boulons Une transmission équilibrée des forces, des patins du frein aux boulons de retenue, et de ceux-ci à l'étrier et à l'organe de guidage ainsi qu'aux surfaces d'appui ne peut être obtenue, tout au plus, que si les forces de freinage sont relativement faibles. L'invention a pour but de développer un frein à disque à garnitures partielles qui pourra être fabriqué, monté et entretenu relativement facilement Les forces requises pour le déplacement de l'étrier de ce frein devront rester faibles, même après une longue utilisation et quel que soit l'état d'usure des garnitures, cela pour garantir une fiabilité élevée et une grande longévité. Il s'est avéré que ce but pouvait être atteint de façon tech- niquement très avantageuse, avec un frein du genre mentionné au début, si le support de frein est réalisé sous la forme d'un organe de rete- nue agencé d'un côté du disque, parallèlement à celui-ci, et si l'é- trier prend appui sur le support de frein, cela du c 8 té sortie du dis- que ("sortie" en considérant le principal sens de rotation du disque), et si les patins peuvent, après enlèvement des broches, boulons ou moyens analogues, être remplacés en procédant tangentiellement au dis- que. Dans le frein à disque selon l'invention, les forces de frot- tement ou forces de freinage exercées dans le principal sens de rotation du disque, c'est-à-dire exercées lorsdu freinage au cours d'une marche avant, sont transmises de l'étrier à l'essieu par un support de frein de conception très simple Par suite dela prise d'appui de l'étrier, l'é lément de guidage sur lequel l'étrier "flotte" est-largement exempté des efforts de freinage, ce qui a pour effet que les forces nécessaires pour déplacer l'étrier sont faibles et que le coincement ou blocage des moyens de guidage est évité, même après une longue durée d'utilisa- tion L'enlèvement et la mise en place des patins s'effectuant en pro- cédant tangentiellement, il en résulte que leur remplacement peut être effectué sans démontage du frein ou de l'étrier Comme ce remplacement n'exige que la désolidarisation de la broche située d'un côté de la garniture, il en résulte que cette opération ne demande que peu de temps. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les supports des garnitures des patins ont leurs côtés étroits, c'est-à- dire leurs côtés situés dans la région de l'entrée du disque et dans la région de la sortie du disque, pourvus d'appendices qui servent à les retenir, eux et les garnitures, dans l'étrier, et les deux patins sont à la sortie ou à l'entrée du disque suspendus dans l'étrier de façon à pouvoir coulisser sur une surface de guidage parallèle à l'axe du disque, tandis que les supports des garnitures sont du c 6 té opposé, près de l'entrée ou de la sortie du disque montés à l'aide de broches ou de boulons insérés dans l'étrier, de façon à pouvoir être déplacés parallèlement à l'axe du disque Dans certains cas, il est avantageux que les broches ou boulons soient insérés au voisinage de l'entrée du disque, et que les supports des garnitures prennent, sur l'étrier, près de ces éléments de fixation, un appui contre les forces de frottement ou de freinage survenant dans le sens de rotation princi- pal, cette prise d'appui étant obtenue grâce à la réalisation de sur- faces d'appui correspondantes. Dans un autre type de réalisation de l'invention, les deux sup- ports des garnitures sont suspendus dans l'étrier, cela à l'entrée du disque, et sont retenus à l'aide d'au moins une broche ou boulon fixé au support de frein et agencé parallèlement à l'axe du disque Par ailleurs, il est également possible que le patin situé -du côté du support de frein soit suspendu dans l'étrier au voisinage de l'entrée du disque ("entrée" en considérant le principal sens de rotation du disque) et soit retenu dans le support de frein à l'aide d'une broche ou d'un boulon, du côté opposé, c-est-à-dire à la sortie du disque, et que le deuxième patin soit accroché dans l'étrier, au voisinage de la sortie du disque et retenu dans l'étrier à l'aide d'une broche ou d'un boulon, au voisinage de l'entrée du disque Dans ce dernier cas, les deux patins peuvent avoir une forme et des dimensions identiques. Etant réalisé sous la forme d'un élément de maintien oblong, étroit, agencé seulement d'un côté du disque, le support de frein peut être réalisé très simplement en tant que partie de l'essieu ou du logement de roue Cela a également une répercussion avantageuse sur les opérations de fabrication et de montage qui sont ainsi simplifiées. L'élément de guidage sur lequel l'étrier peut être déplacé parallèlement à l'axe (un seul boulon de guidage suffit dans le cas du frein selon l'invention) est avantageusement agencé à proximité de l'entrée du disque ("entrée" en considérant le principal sens de ro- tation du disque). En outre, il est prévu d'aménager, dans lapartie d'étrier - passant pardessus le disque, un ajour permettant de c ntzrler à tout moment, sans démontage, l'épaisseur des garnitures. Les différents objets et caractéristiques de l'fnvention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent la figure 1, un exemple de réalisation de l'invention vu latéralement et un coupe faite le long de la ligne A-B de la figure 2; la figure 2 une vue en plan du frein à disque selon la figure 1; et la figure 3, dans un mode de représentation identique à celui de la figure 1, un autre exemple de réalisation de l'invention, égale- ment vu en coupe partielle. Le frein à disque selon l'invention, représenté sur la figure 1, est constitué, pour l'essentiel, par le support de frein 1 et l'é- trier 20 Le disque 3 du frein n'est qu'esquissé symboliquement Son sens de rotation principal, correspondant à la marche avant, est symbolisé par la flèche 4. Toutes les parties fonctionnellement importantes du frein à disque sont contenues dans l'étrier 2 qui, à l'aide d'un seul boulon portant une douille de guidage 6, est fixé à l'essieu, au tourillon ou pivot de roue, ou au logement de roue, de façon à pouvoir être déplacé sur une parallèle à l'axe du disque 3 du frein Dans l'exemple de réalisation représenté, le boulon sert en outre, en même temps que le boulon 7 plus court, à la fixation du support 1 à des parties cor- respondantes de l'essieu -Sur la figure 2, on a représenté des yeux de fixation 23, 24 qui font partie de l'essieu et qui servent à y boulon- ner le support de frein 1 Ce support de frein pourrait aussi être-d'un seul tenant avec l'essieu ou le logement de roue, c'est-à-dire en faire partie La direction des déplacements de l'étrier 2 sur la douille de guidage 6 est perpendiculaire au plan du dessin de la figure 1, ce qui apparaît plus nettement sur la figure 2. L'examen comparatif des figures 2 et 1 permet de voir nette- ment que, dans l'étrier 2, sont maintenues les patins de frein cons- titués chacun par un support de garniture 8, 10 et par une garniture de friction ou freinage 9,11 Lors de l'actionnement du frein, ces patins sont, de façon connue, pressés contre le disque 3, des deux cotés de celui-ci, à l'aide d'un cylindre de frein de roue, 12 (simplement schématisé sur les figures), dont la pression de travail est également transmise au patin situé en face de lui par l'é- trier flottant, Ici, c'est au voisinage de la sortie du disque, c'est-àdire du c 8 té droit sur les figures que les patins 8, 9 et 10,11 sont suspen- IO dus dans l'étrier 2, et c'est du coté entrée du disque qu'ils pren- nent appui contre l'étrier dans lequel ils sont fixés par une broche de retenue 13 (les termes "entrée" et "sortie" du disque doivent être compris en considérant le principal sens de rotation du disque 3 du frein) La suspension 14, côté sortie du disque, tout aussi bien que l'appui sur la surface 15 dans l'étrier 2 et que la fixation avec la broche 13, doivent être conçus et réalisés de façon qu'au moins le patin intérieur 8, 9,et de préférence les deux patins, puissent être déplacés parallèlement à l'axe du disque 3, donc aussi parallèlement au guide 5,6 lors de l'actionnement du frein Le patin extérieur 10,11 se trouve d'ailleurs normalement appliqué contre une branche de l'étrier 2 et pourrait donc aussi lui être solidarisé en cet en- droit, ce qui constituerait toutefois, en général, une complication inutile Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté, les deux p Rtins peuvent coulisser parallèlement sur le bord de guidage 16 que comporte l'étrier, sur la broche 13 ainsi que sur la surface d'appui 15. Du côté entrée du disque, c'est-à-dire du côté gauche sur les figures, l'étrier possède un bras 17 doté d'un alésage au moyen duquel il est agencé sur la douille 6 de façon à pouvoir coulisser parallèle- ment à l'axe du disque 3 Pour simplifier, on n'a pas représenté ici les protecteurs souples ("manchettes"), ou des moyens analogues, em- pêchant de façon connue les souillures de pénétrer dans les moyens de guidage. A l'aide de ressorts expanseurs, les patins ou, plus-pré- cisément, les supports de garnitures, sont normalement arrêtés de façon à empêcher les battements et les déplacements parallèles, ou la déso- lidarisation inintentionnelle -Comme ces dispositions sont connues, ces ressorts ne sont pas représentés ici, afin d'accroître la clarté des représentation schématiques données. L'ajour 18 (voir figure 2) aménagé dans la partie par laquel- le l'étrier 2 passe par-dessus le disque 3, sert en premier-lieu à faciliter le contr 8 le de l'épaisseur des garnitures, et par conséquent le contrôle de l'état d'usure. Pour remplacer les patins, on enlève simplement la broche de retenue 13, après quoi les patins peuvent être décrochés puis enlevés tangentiellement au disque 3 et remplacés Les ressorts ex- panseurs (non représentés) sont normalement placés sur les patins avant l'insertion de la broche 13. Dans le type de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, c'est à l'-entrée du disque 3 que les patins sont accrochés dans l'étrier 2 ' qui, pour cela, comporte une encoche rectangulaire correspondante 19 à l'entrée du disque, cette encoche-formant des sur- faces 21 et 22 pour le guidage et l'appui, parallèlement à l'axe du dis- que 3, des patins ou, plus précisément, des supports 8 ' et 10 ' des garnitures Dans ce cas, du côté opposé, c'est-à-dire du côté sortie du disque, une broche de retenue ou un boulon 20 est inséré dans le support 1 ' Comme, lorsque le disque 3 tourne dans son sens de rotation principal 4, l'appui du patin contre la surface 22 a pour effet que seule une faible partie des forces de frottement ou freinage est transmi à la broche de retenue 20, il en résulte que les deux patins peuvant tout aussi bien -être fixés à cette broche et, ainsi, au support de frei 1 ', bien que-celui-ci ne se trouve que d'un seul côté du disque 3 comme on peut le voir sur la figure 2 Toutefois, il est également possible d'arrêter simplement le patin 8 ', 9 ' agencée du côté du support de frein 1 ' par une broche 20 assise dans ce support, et de réaliser de l'autre côté une suspension et une fixation du support de garniture com- me sur la figure 1 Ainsi, des patins identiques quant à leur forme et à leurs dimensions peuvent être montés des deux côtés du disque 3. Enfin, il serait en principe également possible, dans une réa- lisation analogue à celle selon la figure 3 que la broche de fixation soit introduite non pas dans le support de frein mais dans l'étrier, à proximité de la sortie du disque Cela présenterait l'avantage que, là encore, comme dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, toutes les parties essentielles du frein pourraient être réunies dans l'étrier et pourraient donc être préfabriquées, ou encore montées, en tant qu'en- semble complet. Dans les exemples décrits ici, le déport angulaire du'centre de l'étrier, d'un angle a par rapport au support du frein, autorise une construction particulièrement compacte de l'ensemble du frein à disque. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Frein à disque à garnitures partielles, notamment pour véhicules automobiles, comportant essentiellement: un support de frein fixé à l'essieu; un étrier chevauchant le bord d'un disque de frein et équipé d'un dispositif d'actionnement du frein qui est monté de façon à pouvoir coulisser sur un élément de guidage, parallè- lement à l'axe du disque; et des patins de frein pouvant être pressés contre le disque, des deux cotés de celui-ci, lors de I'actionne- ment du frein et qui sont maintenues à l'aide de broches, boulons ou I O moyens analogues, ce frein étant caractérisé en ce que le support de frein ( 1, 1 ') est réalisé sous la forme d'un organe de retenue agencé d'un côté du disque ( 3), parallèlement à ce disque, en ce que l'étrier ( 2, 2 ') prend appui sur le support de frein ( 1, 1 '), du c 6 té sor- tie du disque ("sortie" en considérant le principal sens de rotation 4 du disque 3), et en ce que les patins peuvent, après enlèvement de broches, boulons ou moyens analogues ( 13, 20), être remplacés en pro- cédant tangentiellement au disque. 2 Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports ( 8, 10, 10 ') des garnitures des patins ont leuis ctés étroits, c'est-à-dire ceux situés du côté entrée du disque et du côté sortie du disque, pourvus d'appendices avec lesquels ils sont retenus dans l'étrier ( 2, 2 '), en ce que les deux patins ( 8,9; 10,11) sont, à la sortie du disque ou à l'entrée de celui-ci, suspendus dans l'é- trier ( 2, 2 ') de façon à pouvoir coulisser sur une surface de guidage parallèle à l'axe du disque, et en ce que les supports des garnitures sont, du c Sté opposé, près de l'entrée du disque ou de la sortie de celui-ci, montés, à l'aide de broches ou de boulons ( 13) insérés dans l'étrier ( 2, 2 '), de façon à pouvoir être déplacés parallèlement à l'axe du disque. 3 Frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que les broches ou boulons ( 13) sont insérés au voisinage de l'entrée du dis- que ("entrée' an considérant le principal sens de rotation du disque), et en ce que les supports ( 8, 10) des garnitures prennent appui sur létri (surfaces d'appui 15, 22), près des broches ou boulons ( 13), contre les forces de frottement ou de freinage survenant dans le sens de rotation principal ( 4). 4 Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux supports ( 8, 10) des garnitures sont suspendus dans l'étrier ( 2 '), à l'entrée du disque ("entrée" en considérant le principal sens de rotation du disque), et sont retenus à l'aide d'au moins une broche ou boulon ( 20) fixé au support de frein ( 1 ') et agencé parallèlement à l'axe du disque. Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin ( 8,9) situé du côté du support de frein ( 1) est suspendu dans l'étrier ( 2 ') au voisinage de l'entrée du disque ("entrée" en considé- rant le principal sens de rotation du disque 3) et est retenue dans le support de frein (l') à l'aide d'une broche ou d'un boulon, du côté opposé, c'est-à-dire à la sortie du disque, et en ce que le deuxiè- me patin ( 10,11) est accroché dans l'étrier au voisinage de la sortie du disque et retenue dans l'étrier ( 2 ') à l'aide d'une broche ou d'un boulon, au voisinage de l'entrée du disque. 1 6 Frein selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux patins ( 8,9; 10,11) ont une forme et des dimensions identiques. 7 Frein selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que le support de frein (l') est réalisé d'une seule pièce avec l'essieu ( 23, 24) ou avec le logement de roue. 8 Frein à disque selon l'une quelconque des revendications l à 7 caractérisé en ce que l'organe de guidage ( 5, 6) sur lequel l'étrier ( 2, 2 ') porte avec possibilité d'être déplacé parallèlement à l'axe est agencé près de l'entrée du disque ( 3) ("entrée" en considé-r rant le principal sens de rotation 4 du disque). 9 Frein selon l'une quelconque des revendications i à 8, caractérisé en ce que l'étrier ( 2, 2 ') présente, dans sa partie passant par-dessus le disque, un ajour ( 18) pour le contrôle d'épaisseur des garnitures.