Brevet FR2557238A3 — publié le 19850628

FR 2557238 A3 19850628 FR 8419546 A 19841220 La présente invention se rapporte à un frein à disque du type comprenant un support de frein, un corps d'étrier, placé à cheval sur un disque et muni de pla- quettes de part et d'autre du disque, ainsi que des moyens de guidage reliant le corps d'étrier au support de frein, qui s'étendent parallèlement à l'axe du dis- que. Dans les freins à disque de ce type, le corps d'étrier peut se déplacer ou "flotter" par rapport au support parallèlement à l'axe du disque, de manière à se positionner constamment sur le disque au moment du frei- nage indépendamment de la position que le support et le disque ont prise l'un par rapport à l'autre au moment du montage, selon les tolérances d'usinage et, par ail- leurs, indépendamment de l'usure des plaquettes et des écarts dimensionnels résultant des dilatations thermi- ques des diverses parties du frein. On fait face à la nécessité de donner au corps d'étrier la possibilité de "flotter" et de se position- ner en fonction de la position du disque en utilisant des moyens de guidage interposés entre le corps d'étrier et le support de frein. Selon une solution connue et lar- gement utilisée dans les freins à disque, le support est muni de deux guides, généralement cylindriques, parallè- les et espacés, le long desquels le corps d'étrier cou- lisse à la façon d'un tiroir, le corps d'étrier étant à son tour équipé de bagues complémentaires desdits gui- des. Bien qu'elle soit avantageuse sous divers as- pects, cette solution présente malheureusement quelques inconvénients qui en limitent l'efficacité. En particulier, on observe que le corps d'étrier est sujet à se coincer, dans la phase initiale du freinage dans laquelle il devrait au contraire se po- sitionner librement sur le disque. Le but de la présente invention est de réaliser 2 2_557238 un frein à disque qui présente des caractéristiques structurales et fonctionnelles de nature à supprimer les inconvénients qui ont été cités plus haut à propos de la technique connue. Ce but est atteint par un frein à disque du ty- pe spécifié qui est caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent un pivot autour duquel le corps d'étrier est monté rotatif, ledit pivot étant monté sur le support de frein en aval des plaquettes, et en ce que des moyens d'arrêt coopérant avec le corps d'étrier sont montés sur le support de frein en amont des plaquettes pour retenir angulairement le corps d'étrier. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en élévation d'un frein à disque selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe partielle du frein à disque de la figure 1, prise selon la ligne II-II; la figure 3 est une vue en coupe partielle du frein à disque de la figure 1, prise selon la ligne III-III; la figure 4 est une vue en coupe d'un détail du frein à disque de la figure 1, prise selon la ligne IV-IV; et la figure 5 est une vue en coupe d'un autre dé- tail du frein à disque de la figure 1, prise selon la li- gne V-V. Sur les dessins, on a désigné dans son ensemble en 1 un frein à disque selon l'invention, plus particu- lièrement bien que non exclusivement destiné au freinage d'une roue avant motrice de véhicule automobile. Le frein à disque 1 comprend un support de frein 2, constitué de préférence par une pièce de fonde- rie en alliage léger, qui est fixée rigidement par des vis 3 et 4 à des oreilles 5 et 6 qui font saillie sur la périphérie d'un moyeu 7 d'une roue de véhicule automobi- le non représentée, moyeu qui est entièrement classi- que. Le frein 1 comprend en outre un corps d'étrier 1, constitué de préférence par une pièce de fonderie en alliage léger, placé à cheval sur une partie périphéri- que 9 d'un disque de freinage 10 dont l'axe est indiqué en X-X; cette partie périphérique 9 constitue la piste annulaire de freinage du disque 10; le disque 10 est fixé rigidement au moyeu 7 d'une façon classique, par une partie non représentée sur les dessins. Des moyens de guidage désignés dans leur ensem- ble par la référence 11, qui s'étendent dans une direc- tion parallèle à la direction de l'axe X-X du disque 10 sont prévus entre le support de frein 2 et le corps d'étrier 8, pour permettre le libre coulissement du corps d'étrier par rapport au support de frein 2 dans la direction X-X. Le corps d'étrier 8, qui s'étend sur une lon- gueur prédéterminée dans une direction tangentielle par rapport au disque, qui est indiquée sur le dessin t-t, comprend, d'une seule pièce, deux mâchoires 12 et 13 pla- cées de part et d'autre de la partie 9-du disque de frei- nage 10; le corps d'étrier 8 est équipé, au niveau des mâchoires 12 et 13 et d'une façon qui sera décrite dans la suite, de plaquettes de freinage 14 et 15 respective- ment, qui regardent la partie 9 sur des faces opposées de cette partie, lesdites plaquettes s'étendant égale- ment sur une longueur prédéterminée dans la direction t-t. Au niveau de la mâchoire 13, le corps d'étrier 8 est muni d'une façon classique d'un cylindre hydrauli- que, désigné dans son ensemble par 16, et destiné à sol- liciter la plaquette 15 pour l'appliquer contre une face de la partie périphérique 9 du disque 10 et, par réac- tion, à solliciter la plaquette 14 pour l'appliquer con- tre la face opposée de la même partie 9. En particulier, chaque plaquette 14 (15) est formée d'une plaque 17 (18) en acier, obtenue de préfé- rence par découpage, à laquelle adhère une garniture 19 (20) en matière de friction. La piste de freinage 9, les plaquettes 14 et 15 et, par conséquent les mâchoires 12 et 13 du corps d'étrier 8, s'étendent dans une direction r-r radiale par rapport au disque 10 et perpendiculaire à x-x et à t-t sur une distance prédéterminée, de préférence sur une fraction de la dimension des plaquettes mesurée dans la direction t-t, par exemple sur un tiers de cette di- mension. La piste de freinage 9 traverse le frein à dis- que 1 en suivant une trajectoire en arc indiquée par s-s, qui est tangente à la direction t-t, avec un sens de parcours (dans des conditions normales de marche du véhicule automobile) indiqué par les flèches F; considé- ré par rapport à ce sens de parcours, on peut distinguer dans le frein à disque une position amont et une posi- tion aval. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, toute référence à des positions "amont" et "aval" donnée dans la suite du présent mémoire devra être entendue comme se rapportant au sens de passage de la piste de freinage dans le frein. Dans le frein à disque I selon l'invention, les moyens de guidage 11 reliant le corps d'étrier 8 au sup- port de frein 2 sont avantageusement placés en aval des plaquettes 14 et 15 et ils comprennent un pivot cylindri- que 21, dont l'axe a-a s'étend parallèlement à la direc- tion X-X et monté sur une oreille 22 prévue sur le sup- port de frein 2 dans une position située en aval des pla- quettes 14 et 15. Le corps d'étrier 8 est monté rotatif sur le pi- vot 21. A cet effet, le corps d'étrier 8 est muni, en amont des plaquettes 14 et 15, d'une patte à oeil 23 qui présente une portée cylindrique 24 accouplée au pivot 21 avec un jeu limité. Plus particulièrement, le pivot 21 est consti- tué par une douille cylindrique 25, de préférence en acier, calibrée extérieurement, dont une extrémité est plantée dans un encastrement 26 formé dans l'oreille 22, ladite douille 25 étant retenue de façon stable dans cet encastrement 26 par une vis 27 en acier, laquelle s'étend coaxialement à travers cette douille et est vis- sée dans l'oreille 22. Au droit des extrémités de la portée 24, la pat- te à oeil 23 est munie de garnitures du type à soufflet 28 et 29 respectivement, qui jouent le rôle de cache- poussière. Chaque garniture à soufflet 28 (29) s'étend en- tre une gorge annulaire 30 (31) formée intérieurement dans la portée 24, et une gorge annulaire 32 (33) ména- gée extérieurement dans la douille 25 du pivot 21, et el- le permet le coulissement désiré de la patte à oeil 23 par rapport au pivot 21 parallèlement au pivot, conformé- ment au coulissement désiré de l'ensemble du corps d'étrier 3 par rapport au support de frein 2 dans la di- rection X-X. Le dimensionnement du pivot est avantageusement calculé en donnant à son diamètre une valeur prédétermi- née appropriée pour lui assurer une robustesse adéqua- te. Au contraire, on choisit pour la longueur de la portée 24 une valeur prédéterminée, par exemple égale à deux fois le diamètre du pivot, et qui est propre à ga- rantir un guidage sûr et sans risque de coincement de la patte à oeil 23 le long du pivot. Le frein à disque selon l'invention comprend en outre des moyens d'arrêt désignés dans leur ensemble par 34 pour le corps d'étrier 8, lesdits moyens d'arrêt 34 étant montés sur le support de frein 2 en amont des pla- quettes 14 et 15 pour retenir le corps d'étrier 8 en po- sition angulaire. En particulier, les moyens d'arrêt 34 compren- nent un doigt 35 monté dans une oreille 36 prévue sur le support de frein 2 dans une position en amont des pla- quettes 14 et 15. Le doigt 35 est engagé avec jeu à travers une portée 37 ménagée dans une patte 39 qui fait saillie sur le corps d'étrier 8 dans une position en amont des pla- quettes 14 et 15. En particulier, un manchon en Téflon 31 est in- séré entre le doigt 35 et la portée 37 afin d'éviter les chocs. En outre, le doigt 35 comprend une douille cylin- drique 39 fixée de façon amovible à l'oreille 36 par une vis 40 qui traverse coaxialement la douille et est vis- sée dans l'oreille 36. Pour démonter le doigt 35, il suf- fit de dévisser la vis 40. Le corps d'étrier 8, monté sur le support 2 de manière à pouvoir tourner autour du pivot 21, est retenu en position angulaire par la prise entre les parois de la portée 37 et le doigt 35. Le jeu défini entre le doigt 35 et la portée 37 est choisi de manière à retenir le corps d'étrier 8 en position angulaire dans les limites d'un jeu angulaire d'une valeur limitée prédéterminée. Dans le frein à disque 1 selon l'invention, les plaquettes 14 et 15 s'étendent dans la direction t-t et sont montées sur le corps d'étrier 8 par une broche 41 qui est elle-même montée sans serrage, avec son axe pa- rallèle à X-X, sur le corps d'étrier 8; les plaquettes 14 et 15 sont en prise avec jeu avec la broche 41 par des trous allongés 42 et 43 respectivement. Des moyens dIarr 3t désignes dans leur ensemble par 44 sont prévus pour empecher les plaquettes 14 et 15 de se déplacer autour de la broche 41. Ces moyens d'arrêt 44 comprennent deux goupil- les 45 et 46, cylindriques, qui s'étendent dans une di- rection parallèle à l'axe x-x et qui sont logées dans le corps d'étrier 8, aux extrémités de ce corps, entre les mâchoires 12 et 13, dans une position qui est immédiate- ment à l'extérieur du bord périphérique extérieur de la piste de freinage 9. Les extrémités des plaquettes 14 et 15 sont en prise avec ces goupilles 45 et 46; à cet effet, les pla- quettes 14 et 15 possèdent des extrémités en crochet, dé- signées par la référence 47 et qui sont disposées sym6- triquement par rapport aux trous allongés 42 et 43. Cha- que crochet 47 embrasse la goupille correspondante 45 (46) selon deux plans d'appui 47a et 47b, dont l'un est dirigé selon la direction t-t et l'autre perpendiculaire au premier, ces deux plans d'appui 47a et 47b étant tous deux dirigés vers la broche 41. Chaque goupille 45 (46) constitue avantageuse- ment la tige d'une vis correspondante 48 (49) en acier, qui est serrée avec une force prédéterminée, à cheval par rapport au corps d'étrier 8, entre les mâchoires 12 et 13 de ce corps. En particulier, chaque vis 48 (49) a sa tête en butée contre une mnchoire et son extrémité filetée vis- sde dans l'autre. Les vis 48 et 49, avec leur serrage prédéterminé, constituent un raidissement du corps d'étrier 8 en exergant une action de précontrainte du corps d'étrier qui est antagoniste à i'action de la char- ge de freinage exercee par le cylindre 16. Ceci permet une ruction considérable des di- mensions du corps d'étrier et, par consequent de son poids et de son coût. En 50, on a indiqua un petit ressort qui, en faisant butée contre le corps d'étrier 8, et en agissant par l'intermédiaire de la broche 41, tend constamment à appliquer les plaquettes 14 et 15 contre les goupilles et 46 de manière à éviter que ces dernières ne bat- tent et ne vibrent lorsque le frein n'est pas en ac- tion. Pendant le fonctionnement, au moment du freina- ge, le corps d'étrier 8 se positionne sur le disque 10 en coulissant librement le long du pivot 21. En même temps, l'une des extrémités en crochet 47 de chaque plaquette 14 ou 15 entre en contact sous pression avec la goupille 46. Presque en même temps, le corps d'étrier 8, après avoir éventuellement rattrappé le jeu angulaire en- tre le corps d'étrier lui-même et le support, par con- tact entre les parois de la portée 37 et le doigt 35, est retenu par le pivot 21, lequel réagit à la force tan- gentielle de freinage. Lorsqu'on a atteint cette condi- tion, le freinage peut se prolonger autant qu'il est né- cessaire. Grâce à la présence d'un unique pivot cylindri- que, le coulissement du corps d'étrier 8 par rapport au support 2 dans la direction parallèle à l'axe du disque peut se produire d'une façon sûre et exempte de coince- ment. Tout déplacement angulaire du corps d'étrier 8 est empêché par le contact du doigt 35 avec la portée 37. Les plaquettes sont maintenues en position sta- ble dans le corps d'étrier par les parties en crochet et, au moment du freinage, elles sont toujours soumises à un état de tension dans la direction t-t, par les ac- tions opposées de la force tangentielle de freinage et de la réaction des extrémités en crochet respectivement. Les plaquettes déchargent encore la force tangentielle de freinage sur le corps d'étrier 8 par l'intermédiaire des parties en crochet 47, lesquelles réagissent sur les vis 48 et 49 avec un contact entre matières qui possè- dent une haute résistance spécifique (acier contre acier), ce qui élimine toute déformation locale. Lorsqu'on a enlevé le doigt 35, le corps d'étrier 8 peut tourner librement autour du pivot 21. En particulier, il peut décrire un déplacement angulaire d'une amplitude indiquée par sur la figure 1 et à peu prés égale à 1000, pour atteindre une position, indiquée par la ligne tiretée, dans laquelle les plaquettes peu- vent être facilement extraites du corps d'étrier selon le besoin. Le frein selon l'invention est d'un fonctionne- ment amélioré, aussi bien dans la première phase du frei- nage, pendant laquelle le corps d'étrier se centre sur le disque sans coincement, que pendant le freinage proprement dit. Un autre avantage du frein à disque selon l'in- vention réside dans ses dimensions d'encombrement rédui- tes dans la direction radiale, c'est-à-dire dans la di- rection r-r, ce qui est particulièrement appréciable dans le cas o il est utilisé sur des roues avant motri- ces. 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 en outre d'un montage simple. Finalement, il permet de remplacer facilement les plaquettes usées par des plaquettes neuves et, selon le besoin, le disque lui-même. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Frein à disque, du type qui comprend un sup- port de frein, un corps d'étrier, placé à cheval sur un disque et muni de plaquettes de part et d'autre du dis- que, des moyens de guidage reliant le corps d'étrier au support de frein, qui s'étendent dans une direction pa- rallèle à l'axe du disque, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent un pivot (21) autour du- quel le corps d'étrier (8) est monté rotatif, ledit pi- vot (21) étant monté sur le support de frein (2) en aval des plaquettes (14, 15), et en ce que des moyens d'arrêt (34) agissant sur le corps d'étrier (8) sont montés sur le support de frein (2) en amont des plaquettes pour maintenir le corps d'étrier en position angulaire. 2 - Frein à disque selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt (34) compren- nent un doigt (35) qui traverse avec jeu une portée (37) ménagée dans le corps de pince (8). 3 - Frein à disque selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit doigt (35) est monté sur le support de frein (2) d'une façon démontable. 4 - Frein à disque selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdites plaquettes (14, 15) sont montées sur le corps d'étrier (8) avec jeu autour d'une broche (41) et en ce que des moyens d'arrêt (45, 46) sont prévus pour maintenir les plaquettes dans le corps d'étrier. - Frein à disque selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt (45, 46) com- prennent deux goupilles (45, 46) qui s'étendent parallè- lement à la broche (46), de part et d'autre de celle-ci, et qui sont en prise avec des parties correspondantes (47) en forme de crochet qui sont ménagées dans lesdites plaquettes (45, 46). 6 - Frein à disque selon la revendication 5, il 2-557238 caractéris4 en ce que lesdites goupilles (45, 46) sont constitutes par les tiges de vis (48, 49) correspondan- tes qui sont serrées avec une force prédêterminée à che- val sur le corps de l'étrier (8).