Brevet FR2539197A1 — publié le 19840713

FREIN A DISQUE. La présente invention se rapporte à un frein à disque du type comprenant un support de frein, un étrier disposé à cheval sur un disque et muni-de plaquettes pla- cées de part et d'autre du disque, ainsi que de moyens de guidage interposés entre l'étrier et le support de frein, qui s'étendent parallèlement à l'axe du disque. Dans les freins à disques de ce type, l'étrier peut se déplacer ou "flotter" par rapport au support dans la direction parallèle -à 1 axe du disque, de manière à toujours se positionner correctement sur le disque à l'instant du freinage, indépendamment des positions que le support et le disque ont prises l'un par rapport à l'autre au moment du montage, en raison des tolérances de fabrication, et, par ailleurs, indépendamment de l'usure des plaquettes et des écarts dimensionnels provoqués par les dilatations thermiques dans les divers' éléments du frein, On satisfait à la nécessité de permettre à l'é- trier de flotter et de se positionner en fonction de la position du disque, en utilisant des moyens de guidage in- terposés entre l'étrier et le support de frein Selon une solution connue et largement utilisée dans les freins à disques, le support est équipé de deux guides, en général cylindriques, parallèles et espacés, et le long desquels l'étrier coulisse à la façon d'un tiroir, l'étrier étant à son tour équipé de manchons conjugués à ces guides. Bien qu'elle soit avantageuse sous divers as- pects, cette solution présente cependant quelques inconvé- nients qui en limitent l'efficacité En particulier, on observe que l'étrier est sujet à se coincer dans la phase initiale du freinage, dans laquelle il devrait se posi- tionner librement sur le disque. Le problème qui est à la base de la présente in- vention consiste à réaliser un frein à disque qui présen- te des caractéristiques de structure et de fonctionnement capables de répondre aux besoins indiqués plus haut, tout X 9197 en surmontant en même temps les inconvénients qui ont été cités plus haut à propos de la technique connue. Ce problème est résolu par un frein à disque du type spécifie, qui est caractérisé par le fait que les- dits moyens de guidage comprennent une broche autour de laquelle l'étrier est monté rotatif et par le fait que des moyens d'arrêt de l'étrier sont prévus dans le sup- port pour retenir l'étrier dans ses déplacements angulai- res. D'autres caractéristiques et avantages du frein à disque selon l'invention ressortiront de la description d'une forme préférée de réalisation qui est donnée ci- après à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexes sur lesquels, la figure 1 est une vue en élévation, en partie en coupe d'un disque selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus, en coupe par- tielle du frein à disque de la figure 1 a la figure 3 est une vue de côté du frein à dis- que de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe d'un détail du frein à disque prise selon la ligne IV-I Vo Sur les figures des dessins annexés, la référen- ce 1 désigne dans son ensemble un frein à disque selon l'invention qui est destiné plus particulièrement, mais non exclusivement, aux véhicules automobiles -motocycler- tes et équivalents, pour le freinage d'une roue. Le frein à disque 1 comprend un support de frein 2, de préférence réalisé par un procédé de fonderie, en alliage léger, et qui est de préférence, mais sans limita- tion, réalisé d'une seule pièce avec une partie, non re- présentée sur le dessin, du chassis du véhicule automobi- le ou équivalent, qu'on a également omis de représenter. Le frein 1 comprend en outre un étrier 3, de pré- férence réalisé par un procédé de fonderie en alliage é 16- ger, qui est placé à cheval sur une partie périphérique 4 2539197, du disque de frein 5 Cette partie périphérique 4 consti- tue la piste de freinage annulaire du disque 5; le dis- que 5 est destiné à être fixé rigidement à une roue du vé- hicule automobile ou équivalent, d'une façon classique et par une partie non représentée sur le dessin. Des moyens de guidage désignés dans leur ensem- ble par la référence 6, qui s'étendent dans une direction parallèle à l'axe du disque, indiqué par X-X, sont prévus entre le support de frein 2 et l'étrier 3, pour permettre. à l'étrier 3 de coulisser par rapport au support 2 dans la direction X-X. L'étrier 3, qui s'étend sur une longueur prédé- terminée dans une direction tangentielle au disque, dési- gnée sur les dessins par t-t, comprend deux mâchoires 7 et 8, qui sont d'une seule pièce avec l'étrier et dispo- sées de part et d'autre de -la partie 4 du disque 5 du frein; au niveau des mâchoires, l'étrier 3 est équipé, d'une façon qui sera décrite dans la suite, de plaquettes de frein, 9 et 10 respectivement qui font face à la par- tie 4, sur les deux côtés opposés de cette partie 4, les- dites plaquettes s'étendant elles aussi sur une longueur prédéterminée dans la direction t-t. Au niveau de la mâchoire 7, l'étrier 3 est égale- ment équipé, d'une façon classique, d'un cylindre hydrau- lique, désigné dans son ensemble par 11, qui tend à pres- ser la plaquette 9 contre une face de la partie 4 du dis- que 5 et, par réaction, à appliquer la plaquette 10 con- tre la face opposée de la même partie 4 En particulier, chaque plaquette 9 ( 10) est faite d'une plaque 12 ( 13) ré- alisée en acier par découpage, à laquelle adhère une garniture 14 ( 15) faite d'une matière de friction. La piste de freinage 4, les plaquettes 9 et 10 et, par conséquent, les mâchoires 7 et 8 de l'étrier s'é- tendent sur une distance prédéterminée dans une direction r-r, radiale par rapport au disque 5 et perpendiculaire à X-X et à t-t, de préférence, sur une distance égale à une 2539197. fraction de la dimension des plaquettes t-t, par exemple sur un tiers de cette dimension. Dans le frein à disque 1 selon l'invention, les moyens de guidage 6 interposés entre l'étrier 3 et le sup- port de frein 2 sont positionnés le long de la direction r-r dans une position intermédiaire entre l'axe X-X du disque et sa partie périphérique 4 qui constitue la piste de freinage et ils comprennent une broche cylindrique 16, dont l'axe est indiqué en a-a, qui s'étend parallèlement à la direction X-X et est fixée au support 2 L'étrier 3 est monté pour tourner sur la broche 16 A cet effet, 1 '6- trier 3 est équipé, en un point intermédiaire de sa lon- gueur, d'une patte 17 formant manchon, qui fait saillie vers l'axe X-X-du disque 5 et-est munie d'un logement cy- lindrique 18 qui s'ajuste sur la broche 16 avec un jeu li- mité. plus particulièrement, la broche 16 est consti- tuée par une douille cylindrique 19, de préférence en acier, calibrée extérieurement et qui présente une extré- mité encastrée dans un logement 20 formé dans le support par un rebord annulaire de centrage 21, ladite douille 19 étant retenue solidement dans ce logement 20 par une vis 22 en aciers qui la traverse coaxialement et se visse dans le support 2. A l'extrémité du logement 18 qui correspond à l'extrémité libre de la broche 16/ la patte 17 est munie d'un bouchon 23 assurant le rôle de cache-poussière tan- dis qu'à son extrémité opposée, elle est munie d'une gar- niture annulaire 24 qui s'étend entre-cette patte 17 elle- même et une gorge annulaire 25 ménagée dans la broche 16. La garniture 24, qui assure également le rôle de cache- poussière, est du type à soufflet, pour permettre le cou- lissement désiré de la patte 17 par rapport à la broche 16 dans une direction parallèle à cette broche, conformé- ment au coulissement désiré de l'ensemble de l'étrier 3 par rapport au support 2 dans la direction parallèle à l'axe X-X du disque. Pour le calcul des dimensions de la broche, on donne avantageusement à son diamètre une valeur prédéter- minée capable de lui assurer une robustesse adéquate et à sa longueur une valeur prédéterminée, par exemple égale à deux fois le diamètre, et qui est de nature à assurer un guidage sûr et sans risque de coincement de la patte sur la broche et aussi de nature à supporter la réaction aux couples orientés dans la direction r-r, qui s'exercent pendant le freinage. Le frein à disque 1 selon l'invention comprend en outre des moyens d'arrêt désignés dans leur ensemble par 26, destinés à arrêter l'étrier 3, lesdits moyens d'arrêt 26 étant prévus dans le support 2 pour retenir l'étrier dans ses déplacements angulaires, En particulier, les moyens d'arrêt 26 compren- nent deux butées 27 et 28, formées dans le support 2, res- pectivement aux extrémités de deux bras rigides 29 et 30 qui s'étendent dans une direction radiale, dans un plan parallèle au disque 5, du support 2 vers les extrémités de l'étrier 3 et de part et d'autre de l'axe 16. Les bras 29 et 30 sont disposés de manière à for- mer une fourche qui encadre l'étrier 3 Les butées 27 et 28 font face à l'étrier et attaquent ce dernier sur des surfaces plates correspondantes 31 et 32, placées aux ex- trémités de cet étrier O Les butées 27 et 28 présentent des surfaces acti- ves planes 33 et 34 respectivement v les plans des surfa- ces actives 33 et 34 passent avantageusement par l'axe a-a de la broche. L'étrier 3,monté sur le support 2 de manière à pouvoir tourner autour de la broche 16, est retenu angu- laire dans un sens de rotation par la prise positive en- tre la surface 31 et la butée 27 et, dans l'autre sens, par la prise positive entre la surface 32 et la butée 28. Dans leur ensemble, les butées 27 et 28 placées 9197 = aux extrémités des bras rigides 29 et 30 sont position- nées de manière à retenir l'étrier 3 en déplacement angu- laire dans les limites d'un jeu angulaire d'une valeur ïi- mitée prédéterminée Dans le frein à disque 1 selon l'invention, les plaquettes 9 et 10 s'étendent dans la direction t-t et sont portéesg dans l'étrier 3, par une goupille 25, mon- tée libre sur l'étrier 3, avec son axe parallèle à X-X. Les plaquettes 9 et 10 sont en prise avec jeu avec la gou- pille 35 par des trous allongés 36 et 37 respectivemento Des moyens d'arrêt désignés dans leur ensemble par la référence 38 sont prévus pour empêcher les plaquet- tes 9 et 10 de tourner autour de la goupi Ile 35 Ces moyens d'arrêt 38 comprennent deux goupilles cylindriques 39 et 40 O, qui s'étendent dans une direction parallèle à l'axe X-X et sont logées dans l'étrier 3 aux extrémités de ce dernier, entre les machoires 7 et 8, dans une pose tion immédiatement extérieure au bord périphérique ext- rieur de la piste de freinage 4 o Les extrémités des pla- quettes 9 et 10 sont en prise avec ces goupilles 39 ' et ; à cet effet, les plaquettes 9 et 10 présentent des extrémités en crochet, indiquées en 41 et disposées syméq- triquement par rapport aux trous allongés 36 et 37 Cha- que crochet 41 embrasse la goupille 39 ( 40) correspondan- te avec deux plans d'appui 41 a, 41 b, dont l'un est dirigé dans la direction t-t et dont l'autre est perpendiculaire au premier, ces deux plans d'appui 41 a et 41 b étant tous deux dirigés vers la goupille 35 Chaque goupille 39 ( 40) constitue avantageuse- ment la tige d'une vis 42 ( 43) en acier, qui est serrée avec une force prédéterminée, à cheval sur l'étrier 3, en- tre les deux mâchoires 7 et 8 En particulier, chaque vis 42 ( 43) présente sa tête en butée contre une mâchoire et son extrémité filetée est vissée dans l'autre mâchoire. Les vis 42 et 43, dont le serrage est prédéterminé, cons- tituent des raidisseurs pour l'étrier 3 en exerçant une 2539197. action de précontrainte qui est antagoniste à l'action de l'effort de freinage Ceci permet de réduire considérable- ment les dimensions de l'étrier et, par conséquent, son poids et son coût. En 44, on a indiqué un petit ressort qui, en pre- nant appui contre l'étrier 3 et en agissant par l'intermé- diaire de la goupille 35, tend constamment à appliquer les plaquettes 9 et 10 contre les broches 39 et 40, de ma- nière à éviter que les plaquettes ne battent ou ne vi- brent lorsque-le frein n'est pas serré. Pendant le fonctionnement, au moment du freina- ge, l'étrier 3 se positionne sur le disque 5 en coulis- sant librement le long de la broche 16 En même temps, l'une des extrémités 41 en forme de crochet de chaque pla- quette 9 ou 10 entre en contact avec l'une oul'autre des goupilles 39 et 40, en exerçant une pression contre celle- ci, selon que le freinage se produit dans -l'un ou l'autre des sens de la marche du véhicule automobile Lorsque cet- te condition est atteinte, le freinage peut se prolonger autant qu'il est nécessaire. Grâce à la présence d'une unique broche cylindri- que, le coulissement de l'étrier 3 par rapport au support 2 dans la direction parallèle à l'axe du disque s'effec- tue avec sécurité et sans obstacle. La rotation de l'étrier 3 sous l'effet de l'ef- fort de freinage tangentiel est empêchée de façon rigide et efficace par les butées positives prévues sur le sup- port. De même, les plaquettes sont retenues, de façon stable dans l'étrier par les parties en crochet et, au mo- ment du freinage, elles se trouvent toujours dans un état de traction dans la direction t-t sous l'effet des ac- tions antagonistes de la force tangentielle de freinage et de la réaction de l'extrémité en crochet En outre, les plaquettes déchargent la force tangentielle de freina- ge sur l'étrier 3, par l'intermédiaire des parties en cro- chet 41, qui réagissent sur les vis 42 et 43 avec un con- tact entre des matières possédant une grande résistance spcifique (acier contre acier) ce qui élimine tout matage local. Le frein selon l'invention présente en définiti- ve un meilleur fonctionnement aussi bien dans la première phase du freinage, pendant laquelle l'étrier se centre sur le disque sans obstacle, que pendant le freinage pro- prement dit. En outre, le frein à disque selon l'invention est formé de pièces qui peuvent être fabriquées par des opérations Mécaniques faciles et il est également simple à monter. Le frein à disque selon l'invention se prête en outre à être réalisé dans une configuration o le support est directement d'une seule pièce avec le chêssis du véhi- cule, ce qui apporte une simplification évidente de la construction. L'homme de l'art pourra évidemment apporter de nobreuses modifications et variantes au frein à disque qui vient d'être décrit pour satisfaire des exigences par- ticulières, ces modifications et variantes restant par ailleurs contenues dans le domaine de protection de l'in- vention tel qu'il est défini par les revendications énumé- rées ci-après. R E V E N D I C A T I O N S 1 Frein à disque du type comprenant un support de frein ( 2), un étrier ( 3) disposé à cheval sur un dis- que ( 5) et muni de plaquettes ( 9, 10) placées de part et d'autre du disque, et des moyens de guidage interposés en- tre l'étrier ( 3) et le support de frein ( 2) et qui s'éten- dent parallèlement à l'axe X-X du disque, ce frein étant caractérisé en de que lesdits moyens de guidage compren- nent une broche ( 16) sur laquelle l'étrier ( 3) est monté rotatif et en ce que des moyens d'arrêt ( 26) servant à ar- rêter l'étrier ( 3) sont prévus sur le support ( 2) pour re- tenir l'étrier ( 3) dans ses déplacements angulaires. 2 Frein à disque selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt ( 26) compren- nent deux butées ( 272 28) formées sur le support ( 2) de part et d'autre de la broche ( 16) et qui font face à l'é- trier ( 3) pour le retenir dans ses déplacements angulai- res entre elles, 3 Frein à disque selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que chaque butée ( 27, 28) présente une surface active ( 33, 34)D qui coopère avec l'étrier ( 3), qui est sensiblement plane, le plan de ladite surface ac- tive passant par l'axe (a) de la broche ( 16). 4 Frein à disque selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdites plaquettes ( 9, 10) sont mon- tées libres sur l'étrier ( 3) pour pouvoir tourner libre- ment autour d'une goupille ( 35) et en ce que des moyens d'arrêt ( 38) sont prévus pour retenir les plaquettes ( 9, ) dans l'étrier Frein à disque selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt ( 38) prévus pour retenir les plaquettes comprennent deux goupilles ( 39, 40) qui s'étendent parallèlement à la goupille ( 35), de part et d'autre de celle-ci, et sont en prise avec des parties en crochet correspondantes ( 41) prévues sur les 2539 i 197. plaquettes ( 9, 10). 6 Frein à disque selon la revwendication 5, ca- ractérisée en ce que lesdites goupilles ( 39, 40) sont constituées par les tiges de vis { 38) correspondantes q Ci sont serrées avec une force prédétenminée à cheval dans l'étrier ( 3).