Brevet FR2538486A1 — publié le 19840629

FREIN A DISQUE A REGLAGE AUTOMATIQUE L'invention se rapporte à un frein à disque pour véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un frein à disque du type à étrier coulissant comportant un moteur de frein susceptible d'être actionné indépendamment soit par une pression de fluide soit par une commande mécanique L'actionnement du moteur de frein sollicite directement un pre- mier élément de friction en engagement de friction avec une première face d'un disque tournant et par réaction au travers de l'étrier coulissant un second élément de friction en engagement de friction avec une deuxième face du disque, opposée à la première face L'étrier coulisse par rapport à un support fixe qui reçoit directement ou indirectement le couple engendré par les éléments de friction Dans les freins de ce type, compte tenu de l'épaisseur initiale des éléments de friction, il est nécessaire d'avoir un dispositif de réglage automatique placé sur la commande mécanique de manière à ce que la course de cette commande n'évolue pas en fonction de l'usure des éléments de friction De nombreuses solutions ont été proposées pour résoudre ce problème Néanmoins, ces systèmes présentent généralement l'in- convénient d'assurer un réglage quelle que soit la cause qui ait provoqué l'actionnement de ce réglage automatique Ce type de dispositif se met en oeuvre aussi bien pour compenser l'usure des éléments de friction, ce qui est normal, que pour compenser les déformations élastiques de l'étrier pour des pressions élevées de commande hydraulique Ce type de dispositif impose d'avoir une course morte ne faisant pas intervenir le réglage automatique relativement importante et de-l'ordre de la déformation constatée sur l'étrier lors de son actionnement. Afin de résoudre ce problème, c'est-à-dire éviter une course morte importante sans risquer un surréglage entraînant un couple résiduel après le relâchement du frein, la demanderesse a proposé dans le brevet français 77-27268 publié sous le N O 2 402 806 un frein à disque de ce type dans lequel le dispositif de réglage était neutralisé à l'aide d'un tube de Bourdon au-delà d'une valeur prédéterminée de la pression de la commande hydraulique De cette façon, un réglage automatique ne peut intervenir que pour des pressions de commande faibles, c'est-à-dire lorsque la déformation de l'étrier n'intervient pas, seule l'usure des éléments de friction est prise en compte Cette solution bien que répondant au problème posé pré- sente les inconvénients suivants: le système étant basé sur la friction du tube de Bourdon sur le dispositif de réglage, le niveau de friction peut évoluer dans le temps et affecter ainsi le jeu fonctionnel que l'on désire avoir entre le disque tournant et les éléments de friction; de même la fabrication d'un tube de bourdon de ce type présente des dispersions no- tables qui peuvent être sensibles sur l'équilibre des couples de freinage de deux roues d'un même essieu; enfin, avec ce type de dispositif, il n'est pas aisé de faire varier le niveau de la pression hydraulique pour laquelle on souhaite interdire le fonctionnement du réglage automatique. L'invention a pour but de proposer un frein à disque du type décrit ci-dessus dans lequel ces inconvénients sont éliminés tout en pré- sentant les avantages de celui-ci. Dans ce but, l'invention propose un frein à disque à réglage automatique du type comportant un étrier monté coulissant sur un support fixe au moyen d'au moins une colonnette axiale, un moteur de frein agissant directement sur un premier élément de friction et par réaction autravers de l'étrier sur un second élément de friction, ledit moteur de frein comportant une commande mécanique agissant sur un piston de commande hydraulique au travers d'un dispositif de réglage automatique, ledit dispositif de réglage étant formé par un système vis-écrou à pas réversible susceptible d'être actionné par ledit piston hydraulique au- delà d'une course prédéterminée de ce dernier, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage automatique comporte une douille solidaire en rotation avec ledit écrou et coopérant avec un piston de contrôle immobilisant ladite douille en rotation et en translation lorsque la pression hydraulique agissant sur ledit piston de commande hydraulique atteint une valeur prédéterminée. On comprend que grâce à une telle structure la section active du piston de contrôle est facilement modifiable pour ajuster le blocage du réglage automatique au niveau de pression désirée, cette section active n'évoluant pas dans le temps et la fabrication de l'ensemble et en particu- lier du dispositif de blocage est simplifiée assurant ainsi la fiabilité du système. D'autres caractéristiques et avantages du frein à disque, objet de la présente invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée du frein en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue de dessus d'un frein à disque réa- lise conformément aux enseignements de la présente invention; et la figure 2 est une vue en coupe agrandie selon la ligne 2-2 de la figure 1. Le frein à disque représenté sur les figures 1 et 2 comprend un étrier mobile 10 monté coulissant sur un organe ou support fixe 12 au moyen de deux colonnettes 14 et 16 s'étendant parallèlement à l'axe 'de ro- tation du disque tournant 18 Dans le mode de réalisation représenté et comme le montre plus particulièrement la figure 1, les colonnettes axiales 14 et 16,solidaires de l'étrier 10 au moyen de perçages 20 et de goupilles 22 >,passent dans des alésages 24 formés dans le support fixe 12 et sont sus- ceptibles de coulisser par rapport à ces alésages 24 et donc par rapport au support fixe 12 Un premier élément de friction 26 est monté dans une ouverture 28 formée dans le support fixe 12, cette ouverture 28 assurant l'ancrage et le coulissement de l'élément de friction 26 Un deuxième élément de friction 30 est fixé sur l'étrier 10 au moyen de deux vis 32 qui assurent l'ancrage de l'élément de friction 30 sur l'étrier 10 En outre, l'étrier 10 est équipé d'un moteur de frein 34 comportant une commande hydraulique et une commande mécanique comme on le verra plus précisément sur la figure 2 D'une façon conventionnelle, la commande hydraulique est assurée par un piston de commande hydraulique 36 monté coulissant dans un alésage 38 formé dans le moteur de frein 34 L'étanchéité entre le piston 36 et l'alésage 38 est assurée par un joint 40, le piston étant par ailleurs protégé par un capuchon de piston 42 Le piston 36 et une paroi 44 de fond de l'alésage 38 définissent une chambre 46 susceptible d'être reliée à une source de pression (non représentée) comme par exemple le ma tre-cylindre du véhicule. La commande mécanique est assurée au moyen d'un levier 48 susceptible d'être relié à un câble ou analogue (non représenté) solidaire d'un axe 50 dans lequel est formée une rainure 52 recevant une biellette allongée 54 L'axe 50 est reçu dans deux alésages 56 formés dans le moteur de frein 34 L'axe 50 est immobilisé longitudinalement par rapport au mo- teur de frein au moyen d'un épaulement 58 formé sur le levier 48 d'une part et d'autre part au moyen d'un circlips ou analogue 60 L'axe 50 et la biel- lette allongée 54 sont logés dans un alésage borgne 62 formé dans le moteur de frein 34, la partie ouverte de l'alésage est pourvue d'un obturateur 64 vissé dans le mode de réalisation représenté L'ensemble levieraxe et l'alé- sage 62 sont protégés par un capuchon flexible 66 L'alésage 62 reçoit également une vis 68 dont une portion épanouie 70 comporte une rainure 72 qui coopère avec la biellette 54 Entre le fond de l'alésage borgne 62 et la portion épanouie 70 est placé un ressort de rappel 74 La vis 68 com- porte une portion cylindrique 76 dans laquelle est formée une gorge compor- tant un joint 78 Ce joint 78 et la partie cylindrique 76 sont susceptibles de coulisser par rapport à un piston annulaire 80 monté dans un alésage 82 de la paroi 44 Un joint 84 est monté dans l'alésage 82 de manière à rendre étanche le coulissement éventuel du piston annulaire 80 par rapport à l'alé- sage 82 La vis 68 se prolonge dans la chambre 46 par une portion filetée 86 à pas réversible sur laquelle est monté un écrou 88 L'écrou 88 porte sur son extrémité opposée à la paroi 44 une pièce rapportée 90 comportant d'une part une portion en cône 92 et d'autre part un chemin de roulement 94 La portion en cône 92 est susceptible de coopérer avec une portion en cône 96 formée dans le piston 36 Le chemin de roulement 94 est susceptible de coopérer avec une butée à bille 98 coaxiale à la portion filetée 86 et placée en vis-à-vis d'une rondelle 100 formant un deuxième chemin de rou- lement susceptible de coulisser dans un alésage 102 formé dans le piston 36 La rondelle 100 est appliquée sur un épaulement 104 de l'alésage 102 au moyen d'un ressort 106 lui-même prenant appui sur un circlips ou ana- logue 108 monté dans une gorge formée dans l'alésage 102 du piston 36. Lorsque la rondelle 100 est en appui sur l'épaulement 104, et que la por- tion en cône 92 est en appui sur la portion en cône 96, on prévoit un jeu entre la butée à bille 98 et la rondelle 100 de manière à définir le jeu, fonctionnel du frein Outre la pièce rapportée 90 l'écrou 88 comporte dans le mode de réalisation représenté une pluralité de rainures 110 dans les- quelles sont montées des pattes 112 d'lune douille 114 susceptibles de cou- lisser par rapport à l'écrou 88 mais solidaires en rotation avec celui-ci. La douille 114 porte sur son extrémité proche de la paroi 44 une collerette 116 rabattue radialement vers l'intérieur, placée entre la paroi 44 et une collerette 118 rabattue radialement vers l'extérieur formée sur une extré- mité du piston annulaire 80 L'autre extrémité du piston annulaire est sollicitée vers la gauche en se reportant à la figure 2 au moyen d'un res- sort de contrôle 120 placé entre le ressort 74 et une rondelle 122 d'un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la portion cylindrique du piston annulaire 80 de façon à ce que l'extrémité du piston annulaire soit alignée avec la paroi 124 d'un chambrage 126 formé dans le fond de l'alésage 62, le piston annulaire 80 formant piston de contrôle du dispo- sitif de réglage automatique - Le frein qui vient d'être décrit fonctionne de la façon sui- vante *Au repos, les différents éléments du frein occupent les posi- tions représentées sur les figures 1 et 2. Lorsque le frein est actionné au moyen de la commande mécanique, le levier 48 est tourné dans le sens de la flèche A de la figure 1 Cette rotation entraîne une rotation de l'axe 50 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre Cette rotation au travers de la rainure 52 pousse la biellette 54 dans une direction générale représentée par la flèche B de la figure 1. La biellette 54 au travers de la rainure 72 pousse la portion épanouie 70 de la vis 68 à l'encontre du ressort 74 Comme la portion cylindrique 76 de la vis 68 peut coulisser par rapport au piston annulaire de contrôle 80, la vis 68 se déplace également dans le sens de la flèche B reportée égale- ment sur la figure 2 Ce mouvement de la vis 68 au moyen de la portion file- tée 86 est transmis à l'écrou 88 dont la partie rapportée 90 vient en appui sur le piston 36 au travers des deux portions coniques placées en vis-à-vis 92 et 96 La friction apparaissant entre les deux portions coniques inter- dit la rotation de l'écrou 88 par rapport à la vis 68 et par conséquent l'effort engendré sur la biellette 54 est transmis au piston 36 et donc à l'élément de friction 26 qui lui est adjacent La réaction de l'élément de friction 26 sur le disque 28 entraîne une contre-réaction de l'axe 50 sur le moteur de frein 34 et plus précisément sur les alésages 56 de ce moteur 34 L'étrier 10 coulisse alors avec ses colonnettes 14 et 16 par rapport au support fixe 12 de manière à appliquer l'élément de friction 30 sur la face opposée du disque 18 Au relâchement de la commande manuelle les différents éléments du frein reprennent les positions représentées sur les figures 1 et 2 au moyen du ressort de rappel 74. Lorsque le frein est actionné au moyen de la commande hydrau- lique une pression hydraulique est appliquée dans la chambre 46 de manière à solliciter le piston 36 vers la gauche en se référant à la figure 2 Si le mouvement du piston 36 par rapport à l'écrou 88 ne dépasse pas le jeu fonctionnel défini entre la butée à bille 98 et la rondelle 100 le mouve- ment du piston 36 n'a aucun effet sur le réglage automatique, seules les portions coniques 92 et 96 sont décollées l'une de l'autre Si le mouve- ment du piston 36 est supérieur au jeu fonctionnel prédéterminé l'écrou 88 est entraîné vers la gauche en se référant à la figure 2 par le piston 36 au travers de la pièce 90, de la butée 98, de la rondelle 100 et du ressort 106, lui-même entraîné par le circlips 108 solidaire du piston La vis 68 étant immobilisée axialement au moyen du ressort 74, l'écrou 88 grâce au pas réversible, tourne par rapport à la vis 68 pour pouvoir suivre le mouve- ment du piston 36 Dans cette phase de fonctionnement, la douille 114 est libre de tourner avec l'écrou 88, le ressort de contrôle 120 ayant repoussé le piston annulaire de contrôle 80 vers la gauche en se référant à la figure 2, la collerette 118 de ce piston annulaire n'appliquant pas la collerette 116 de la douille 114 sur la paroi 44 du moteur de frein Si la pression hydraulique est alors relâchée, le joint 40 de façon conventionnelle fait légèrement revenir le piston 36, la partie conique 96 de celui-ci venant en contact avec la partie conique 92 de l'écrou interdisant à celui-ci de tour- ner Comme à l'application du freinage, l'écrou a tourné en se déplaçant vers la gauche, le dispositif de réglage automatique se trouve donc mainte- nant dans une nouvelle position décalée vers la gauche et interdit au piston de reprendre sa position initiale. Si, par contre, le relâchement du freinage n'intervient pas immédiatement, la pression dans la chambre 46 continue à monter et sous l'effet de cette pression et de l'effort engendré par le piston 36 l'étrier se déforme Il est donc nécessaire de bloquer le fonctionnement du réglage avant le début de la déformation mécanique de l'étrier. Lorsque la pression dans la chambre 46 atteint le niveau défi- ni par la section annulaire du piston annulaire de contrôle 80 et de l'ef- fort du ressort de contrôle 120, le piston annulaire 80 se déplace sous l'effet de cette pression vers la droite en se référant à la figure 2 et pince au moyen de sa collerette 118 la collerette 116 de la douille 114 contre la paroi 44 du moteur de frein La douille 114 étant alors immobi- lisée en rotation et axialement par le piston annulaire 80, toute rotation de l'écrou 88 devient impossible du fait des rainures 110 et des languettes 112 associées L'écrou 88 étant dans l'impossibilité de tourner ne peut plus suivre le piston 36 La pièce rapportée 90 de l'écrou 88 par l'inter- médiaire de la butée à bille 98 et de la rondelle 100 comprime le ressort 106 Le piston 36 se déplace vers la gauche sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 46 engendrant des déformations dans l'étrier du fait des efforts mis en jeu sans mettre en oeuvre le réglage automatique, l'effort de pincement engendré par le piston annulaire et plus précisément par sa collerette 118 sur la collerette 116 de la douille 114 étant supé- rieur à l'effort du ressort 106 Au relâchement de la pression hydraulique dans un premier temps le ressort 106 se détend et amène la rondelle 100 en appui sur l'épaulement 104, l'écrou 88 n'est alors plus soumis à un effort axial transmis par la butée 98 mais reste sans jeu entre le chemin de' rou- lement 94, la butée à bille 98 et la rondelle 100 Dans un deuxième temps, le joint 40 ramène le piston 36 vers la Atela figure 2 d'une façon conventionnelle jusqu'à ce que la partie conique 96 du piston vienne en appui sur la partie conique 92 de la pièce 90 Le jeu fonctionnel apparaît maintenant entre la butée à bille 98 et la rondelle 100 Dans un troisième temps, la pression continuant à décroître le ressort de contrôle 120 en repoussant la rondelle 122 déplace le piston annulaire 80 vers la gauche de la figure 2 libérant ainsi la collerette 116 qui de nouveau est libre de tourner avec l'écrou 88 si celui-ci est sollicité en rotation. Comme on le voit de la description qui précède, le dispositif objet de l'invention est particulièrement fiable du fait de la simplicité des pièces obtenues par des moyens de fabrication élémentaires Il est particulièrement aisé par changement de la surface active du piston annu- laire et par l'adaptation du ressort de rappel de ce piston annulaire d'adap- ter la valeur de la pression prédéterminée pour laquelle le dispositif de* réglage automatique devient inopérant De même on conçoit aisément que les collerettes 116 et 118 peuvent être inversées, c'est-à-dire que la colle- rette du piston annulaire peut être rabattue radialement vers l'intérieur et la collerette de la douille 114 rabattue radialement vers l'extérieur, ceci dans le cas o la portion cylindrique 76 de la vis 68 présente un diamètre supérieur à celui de la douille 114 Enfin, on peut prévoir tout dispositif sur les collerettes et sur la paroi 44 du cylindre pour obtenir un blocage de la douille 114 même pour des pressions hydrauliques très faibles. Il est bien évident que la commande mécanique décrite ci- dessus peut être remplacée par tout autre commande engendrant un effort axial sur la vis dans le sens de la flèche B de la figure 2. REVENDICATIONS 1 Frein à disque à réglage automatique du type comportant un étrier ( 10) monté coulissant sur un support fixe ( 12) au moyen d'au moins une colonnette axiale ( 14, 16), un moteur de frein ( 34) agissant directement sur un premier élément de friction ( 26) et par réaction au travers de l'étrier ( 10) sur un second élément de friction ( 30), ledit moteur de frein ( 34) eom- portant une commande mécanique ( 48-50-54) agissant sur un piston de commande hydraulique ( 36) au travers d'un dispositif de réglage automatique, ledit dispositif de réglage étant-formé par un système vis ( 68)-écrou ( 88) à pas réversible susceptible d'être actionné par ledit piston hydraulique ( 36) au delà d'une course prédéterminée de ce dernier, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage automatique comporte une douille ( 114) solidaire en rotation avec ledit écrou ( 88) et coopérant avec un piston de contrôle ( 80) immobilisant ladite douille ( 114) en rotation et en translation lorsque la pression hydraulique agissant sur ledit piston de commande hydraulique ( 36) atteint une valeur prédéterminée. 2 Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite douille ( 114) ou ledit écrou ( 88) présente au moins une sail- lie ( 112) susceptible de coopérer avec une rainure ( 110) axiale formée sur ledit écrou ( 88) ou sur ladite douille ( 114) assurant le verrouillage angu- laire relatif de ladite douille ( 114) sur ledit écrou ( 88). 3 Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite douille ( 114) présente à une de ses extrémités au moins une portion de collerette ( 116) susceptible de coopérer axialement avec une por- tion de collerette ( 118) portée par ledit piston de contrôle ( 80). 4 Frein à disque selon l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que ledit piston de contrôle ( 80) est une douille coaxiale à ladite vis ( 68)7 est susceptible de se déplacer axialement de façon étanche par rapport à ladite vis ( 68) et par rapport audit moteur de frein ( 34) formant ainsi un piston annulaire. Frein à disque selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que ladite portion de collerette ( 118) portée par le piston de contrôle ( 80) est susceptible d'immobiliser axialement et angulairement ladite portion de collerette ( 116) de ladite douille ( 114) par pincement contre une paroi ( 44) du moteur de frein ( 34) lorsque ladite pression prédéterminée est atteinte. 6 Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé en ce que un ressort de contrôle ( 120) sollicite axialement ledit piston de con- trole ( 80) en éloignement de ladite paroi ( 44). 7 Frein à disque selon la revendication 6, caractérisé en ce que d'une manière connue en soi ladite vis ( 68) est maintenue dans une pre- mière position au moyen d'un ressort de rappel ( 74) lorsque la commande mé- canique n'est pas actionnée, ladite vis ( 68) étant susceptible de se dépla- cer à l'encontre dudit ressort ( 74) lors de l'actionnement de la commande mécanique et en ce que ledit ressort de contrôle ( 120) prend appui par une de ses extrémités sur ledit ressort de rappel ( 74) et par l'autre de ses extrémités sur ledit piston de contrôle ( 80) au travers d'un élément annu- laire ( 122)o 8 Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caraetérisé en ce que ledit écrou ( 88) comporte une portion conique ( 92) susceptible de coopérer avec une autre portion conique ( 96) portée par le piston de commande ( 36), ledit écrou ( 88) comportant un che- min de roulement ( 94) pour une butée axiale à billes ( 98) montée avec un jeu axial entre ledit chemin de roulement ( 94) et un deuxième chemin de roulement formé par un élément annulaire ( 100) susceptible de coulisser par rapport audit piston de commande ( 36) à l'encontre d'un ressort ( 106) lorsque apparaît un mouvement relatif entre ledit écrou ( 88) et ledit pis- ton ( 36) supérieur audit jeu axial. 9 Frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vis ( 68) est immobilisée en rotation au moyen d'une biellette ( 54) allongée coopérant par une de ses extrémités avec une rainure ( 72) formée sur une portion évasée ( 70) de ladite vis ( 68), ladite biellette ( 54) coopérant par son autre extrémité avec une seconde rainure ( 52) formée sur un axe ( 50) solidaire d'un levier de commande mécanique ( 48).