Brevet FR2545897A1 — publié le 19841116

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 piston monté coulissant dans un corps de cylindre, en réponse à un développement de pression dans une chambre de commande remplie de liquide hydraulique et définie par le piston dans le dorps de cylindre. L'invention se rapporte plus particulièrement à un tel frein dans lequel le piston comporte une pièce en forme de gobelet ayant une paroi latérale cylindrique engagée dans le corps de cylindre et un fond adjacent à la chambre de commande. L'invention se rapporte encore plus particulièrement à un tel frein dans lequel des moyens sont prévus pour éviter une élévation de température excessive du liquide hydraulique et consistent en un noyau cylindrique en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante, engagé dans le gobelet. En général, les moyens pour monter le noyau dans le gobelet mettent en oeuvre un effet d'engagement à force du noyau dans le gobelet, ce qui grève le coût de fabrication. La présente invention a pour objet un frein à commande hydraulique du type sus-indiqué dans lequel la construction du piston est particulièrement simple et commode avec un prix de revient réduit et une excellente efficacité contre les ris- ques d'un échauffement excessif du liquide hydraulique. Suivant l'invention, un frein à commande hydraulique du type sus-indiqué est caractérisé en ce que le noyau cylin- drique en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante est rendu solidaire du gobelet par vissage du noyau sur une colonnette centrale filetée issue du fond du gobelet. De préférence, le noyau comporte un trou central pour son vissage sur la colonnette centrale filetée. Grâce à cette disposition, le noyau est rendu soli- daire du gobelet d'une manière facile, très robuste et peu onéreuse. La matière thermiquement isolante et mécaniquement résistante dont est fait le noyau consiste avantageusement en une matière de garniture de friction de frein, comportant des fibres telles que des fibres de verre ou d'amiante, des char- ges telles que carbonate de calcium et un liant, par exemple résine phénolique, ces divers constituants étant d'abord mé- langés puis pastilles et soumis à une cuisson Le fait pour le noyau d'être muni suivant l'invention d'un trou central pour les besoins du montage dans le gobelet, a pour résultat remarquable de permettre au gaz occlus dans la matière du noyau de se dilater librement pendant la cuisson, ce qui évite les risques de gondolage. De préférence, le trou central du noyau est lisse et le vissage de ce trou sur la colonnette filetée du gobelet est réalisé par effet de taraudage in-situ dudit trou Cette disposition a pour résultat de permettre un pastillage parti- culièrement aisé du noyau En outre, la solidarisation du noyau et du gobelet est excellente. Suivant une autre caractéristique, un interstice annu- laire est ménagé entre les parois latérales cylindriques du noyau et du gobelet Cet agencement a pour résultat de permet- tre une excellente isolation thermique entre, d'une part, la zone de frottement du frein, et d'autre part, la chambre hy"' draulique de commande. En outre, en vue d'une excellente isolation thermique, le trou central du noyau est prévu borgne, de façon à éviter un rayonnement direct entre la zone de frottement et la co- lonnette du gobelet. Pour fixer les idées, de bons résultats sont obtenus lorsque la profondeur du trou central du noyau est comprise entre 40 % et 80 % de la hauteur du noyau. Suivant une autre caractéristique, la hauteur de la colonne filetée du gobelet est inférieure à la profondeur du trou central du noyau de telle façon qu'un matelas d'air soit ménagé dans un espace laissé à cet effet par la colonnette du gobelet dans le trou du noyau Le matelas d'air permet la libre expansion des gaz qui peuvent encore rester occlus dans le noyau lors d'un échauffement, qui pourrait résulter d'un freinage particulièrement sévère au cours du fonctionnement, et l'on évite ainsi les risques de gondolage du noyau pendant le service. Bien entendu, il convient que la hauteur de vissage de la colonnette dans le trou du noyau soit suffisante pour per- mettre une excellente solidarisation du noyau et du gobelet et de bons résultats sont obtenus lorsque la hauteur de la colonnette filetée du gobelet est comprise entre 40 % et 60 % de la profondeur du trou central du noyau. Suivant une autre caractéristique, des cuvettes sont ménagées dans la face terminale libre du noyau et ont une pro- fondeur qui est avantageusement comprise entre 20 % et 80 % de la hauteur du noyau Ces cuvettes ont pour effet d'alléger la masse du noyau isolant, de ménager des matelas d'air isolant au moment du freinage, et d'augmenter la surface du noyau qui est exposée à l'air entre deux opérations successives de freinage. Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites 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 gobelet recevant un noyau en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante; la figure 2 est une vue à plus grande échelle du noyau seul, en coupe suivant la ligne Il-II de la figure 3; la figure 3 est une vue du noyau, en élévation suivant la flèche III de la figure 2; la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 mais concerne une variante. On se réfèrera d'abord aux figures 1 à 3, qui concer- nent à titre d'exemple non limitatif, une application de 1 ' invention à un frein à disque à commande hydraulique, notam- ment pour véhicule automobile. On voit à la figure 1, en 10 le disque du frein qui présente deux pistes tournantes opposées ll 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 solidaire d'un support 14 Chaque plaquette 12 A, 12 B est ad- mise 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' est transmis l'effort à chaque plaquette 12 A, 12 B pour son serrage contre le disque 10, le frein comporte un étrier 16 qui coiffe le disque 10 et dans lequel sont montées les pla- quettes 12 A et 12 B L'étrier 16 forme le corps d'un cylindre 17 dans lequel est monté coulissant 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 pla- quette 12 A Le piston 18 définit dans le cylindre 17 une chambre de commande 20 qui est remplie de liquide hydraulique, par exemple de l'huile On voit en 21 un canal qui communique avec la chambre 20 et par lequel une pression hydraulique 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 serrées contre les pistes tournantes ll A et ll B du disque sous la poussée du piston 18 monté coulissant dans le cy- lindre 17 en réponse à un développement de pression dans la chambre de commande 20. Le piston 18 (figure 1 à 3) 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 gobelet 23 est en fonte d'acier Le piston 18 comporte, en outre, un noyau cylindrique 26 en matière thermiquement iso- lante 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 est admis à pousser sur la plaquette 12 A est ainsi forméeexclusivement par la face terminale libre 19 du noyau 26. La matière thermiquement isolante et mécaniquement ré- sistante dont est fait le noyau 26 est une matière de garni- ture de friction de frein comportant des fibres, des charges et un liant Plus particulièrement cette matière comporte, par exemple, un pourcentage en poids de 30 % de fibres de verre ou d'amiante, 50 % de charge minérale telle que carbonate de calcium et 20 % d'un liant tel que résine phénomique Ces divers constituants sont d'abord mélangés, puis pastilles à la forme du noyau 26 et soumis à une cuisson. En vue de la fixation du noyau 26 dans le gobelet 23, le gobelet 23 présente une colonnette centrale filetée 27 qui est issue du fond 25 Cette colonnette 27 peut être formée d'une seule pièce avec le fond 25 comme il est représenté ou être constituée par une pièce distincte, fixée à ce fond 25. Le noyau 26 présente la face terminale libre 19 par laquelle le piston 28 est admis à pousser sur la plaquette 12 A Le noyau 26 présente également une autre face terminale 28 qui est opposée à là face libre 19 et qui est destinée à venir au contact du fond 25 du gobelet 23, ainsi qu'il est représenté à la figure 1 Cette face 28 peut également venir simplement au voisinage du fond 25 en étant légèrement écartée de celui-ci, et ceci pour ménager un matelas d'air isolant thermiquement au voisinage de ce fond 25. Les deux faces terminales 19 et 28 sont sensiblement planes et parallèles. La paroi latérale 29 du noyau 26 est cylindrique ou légèrement conique pour faciliter les conditions de moulage comme représenté et est destinée à s'étendre au voisinage de la paroi latérale 24 du gobelet 23, un interstice annulaire étant ménage entre les parois latérales 24 et 29, pour former un matelas d'air thermiquement isolant. Le noyau 26, présente au voisinage de sa face terminale libre 19 une partie 31 de sa paroi latérale 29 dont le dia- mètre est agrandi. Des cuvettes 32 (figures 2 et 3) sont ménagées dans la face terminale libre 19 du noyau 26 et ont une profondeur PC qui est comprise entre 20 % et 80 % et, dans l'exemple représenté à la figure 2, voisine de 23 % de la hauteur HN du noyau 26. L'autre face terminale 28 du noyau 26 présente un trou central 33 borgne et lisse La profondeur PT du trou central 33 du noyau 26 est comprise en 40 % et 80 % et de préférence voisine de 70 % de la hauteur HN du noyau 26. Le noyau 26 est rendu solidaire du gobelet 23 par en- gagement par vissage du trou central 33 du noyau 26 sur la co- lonnette centrale filetée 27 issue du fond 25 du gobelet 23. Le vissage du trou 33 sur la colonnette filetée 27 est réalisé par effet de taraudage in-situ du trou lisse 33 On notera qu'en vue du vissage, le trou 33 peut recevoir une cheville tubulaire en toute matière appropriée. La hauteur HC de la colonnette filetée 27 est comprise entre 40 % et 60 % et de préférence voisine de 57 % de la profon- deur PT du trou central 33 du noyau 26 Ainsi, après vissage du trou 33 sur la colonnette 27, un matelas d'air 34 est mé- nagé au fond du trou 33 (figure 1). Le trou 33, et également les cuvettes 32, ont pour effet de permettre, au moment de la cuisson du noyau 26, une expansion sans risque des gaz occlus, en évitant ainsi le gondolage. On appréciera également qu'en raison de la forme lisse du trou et également des cuvettes 32, le pastillage du noyau 26 s'effectue dans de bonnes conditions. Le montage du noyau 26 dans le gobelet 23 est réalisé d'une manière aisée par simple vissage et permet une excellente solidarisation. Le piston 18 ainsi constitué présente de très bonnes -20 performances d'isolation thermique en raison de la configura- tion du noyau 26 et également la présence des matelas 30 et 34 Il est à noter qu'au moment du freinage le matelas d'air 34 permet l'expansion des gaz occlus sans aucun risque, tandis que les cuvettes 32 permettent entre deux opérations de frei- nage d'accélérer le refroidissement par ventilation du noyau 26. En variante (figure 4), la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 3, mais les cuvettes désignées par 32 ' ont une profondeur PC' plus importante que la profondeur PC à la figure 2 La profondeur PC' est voisine de 76 % de la hauteur HN du noyau 26, dans 1 ' exemple représenté à la figure 4 Les cuvettes 32 ' pourraient également être, sinon plus profondes que les cuvettes 32, mais plus étendues selon la face 19, par exemple sous formes de gorges annulaires Quoi qu'il en soit, le noyau 26 de la fi- gure 4 est plus léger que le noyau 26 de la figure 2 et pré- sente comme ce dernier d'excellentes performances. REVENDICATIONS 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 corps de cylindre ( 17), frein dans lequel le piston ( 18) comporte, d'une part, une pièce en forme de gobelet ( 23) ayant une paroi latérale cylindrique ( 24) engagée dans le corps de cylindre ( 17) et un fond ( 25) adjacent à la chambre de commande ( 20), et, d'autre part, un noyau cylindrique ( 26) en matière mécaniquement résistante et thermiquement isolante, engagé dans le gobelet ( 23), frein caractérisé en ce que le noyau ( 26) est rendu solidaire du gobelet ( 23) par vissage du noyau ( 26) sur une colonnette centrale filetée ( 27) issue du fond ( 25) du gobelet ( 23). 2) Frein suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour son vissage sur la colonnette centrale filetée ( 27), le noyau ( 26) comporte un trou central borgne ( 33). 3) Frein suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la profondeur (PT) du trou central ( 33) du noyau ( 26) est inférieure à 80 % de la hauteur (HN) du noyau ( 26). 4) Frein suivant la revendication 2 ou la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la profondeur (PT) du trou cen- tral ( 33) du noyau ( 26) est supérieure à-4 O % de la hauteur (HN) du noyau ( 26). ) Frein suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le trou central ( 33) du noyau ( 26) est lisse, le vissage de ce trou ( 33) sur la colonnette filetée ( 27) étant réalisée par effet de taraudage in situ du dit trou ( 33). 6) Frein suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que pour le vissage sur la colonnette filetée ( 27), le trou central ( 33) du noyau ( 26) reçoit une cheville tubulaire. 7) Frein suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la hauteur (HC) de la colonnette filetée ( 27) du gobelet ( 23) est inférieure à la profondeur (PT) du trou central ( 33) du noyau ( 26). 8) Frein suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la hauteur (HC) de la colonnette filetée ( 27) du gobe- let ( 23) est inférieure à 60 % de la profondeur (PT) du trou central ( 33) du noyau ( 26). 9) Frein suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la hauteur (HC) de la colonnette filetée ( 27) du gobelet ( 23) est supérieure à 40 % de la pro- fondeur (PT) du trou central ( 33) du noyau ( 26). 10) Frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une cuvette ( 32,32 ') est ménagée dans la face terminale libre ( 19) du noyau ( 26). 11) Frein suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la profondeur (PC,PC') des cuvettes ( 32, 32 ') est com- prise entre 20 % et 80 % de la hauteur (HN) du noyau ( 26). 12) Frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un interstice annulaire ( 30) est ménagé entre les parois latérales cylindriques ( 29, 24) du noyau ( 26) et du gobelet ( 23). 13) Frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau ( 26) déborde du gobelet ( 23) en sorte que la face extérieure par laquelle le piston ( 18) est admis à pousser sur l'élément de frottement (ll A) soit formée exclusivement par la face terminale libre ( 19) du noyau ( 26). 14) Frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau ( 26) présente au voisinage de sa face terminale libre ( 19) une partie ( 31) de sa paroi latérale ( 29) dont le diamètre est agrandi. 15) Frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau ( 26) est en matière de garniture de friction comportant des fibres, des charges et un liant.