Brevet FR2572483A1 — publié le 19860502

FREIN A DISQUE A REGLAGE AUTOMATIQUE L'invention se rapporte à un frein à disque à réglage automatique pour véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un frein à disque du type à étrier coulissant comprenant 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 premier 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 nombSr eluusteis ns ont été proposées pour résoudre ce problème.Néanmoins, ces systèmes présentent généralement l'inconvénient 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 ré glace automatique relativement importante et de l'ordre de la déformation constatée sur l'étrier lors de son actionnement. Afin de résoudre ce problème, la Demanderesse a proposé dans la demande de brevet français 82-21683 publiée sous le numéro 2 538 486 un frein à disque de ce type dans lequel le réglage automatique est neutralisé lorsque la pression de commande atteint une valeur prédéterminée au moyen d'un piston de contrôle qui bloque la rotation de l'écrou au travers d'une douilleisolidsire en rotation avec l'écrou, le piston de contrôle étant annulaire et situé entre le corps du moteur de frein et une portion cylindrique de la vis. Cette solution donne des résultats parfaitement satisfaisants avec néanmoins l'inconvénient que le frein doit être conçu initialement pour recevoir ce dispositif et la valeur de la pression prédéterminée étant définie par l'alésage du corps de moteur de frein prévu pour recevoir le piston annulaire de contrlen'eEt plus modifiable après usinage. L'invention a pour but de proposer un frein à disque du type décrit cidessus dans lequel ces inconvénients sont éliminées tout en présentant les avantages de celui-ci. Dans ce but l'invention propose un frein à disque à réglage automatique du type comportant un étrier coulissant, un moteur de frein agissant directement sur un premier élément de friction et par réaction au travers de l'étrier sur un deuxième 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 réversibles susceptible d'être actionné par le piston hydraulique au-delà d'une course prédéterminée de ce dernier, le dispositif de réglage comportant un élément annulaire solidaire en rotation dudit écrou et coopérant avec un piston de contrôle immobilisant ledit élément annulaire en rotation lorsque la pression hydraulique agissant sur le piston hydraulique atteint une valeur prédéterminée caractérisé en ce que le piston hydraulique est reçu à coulissement étanche dans un alésage formé dans ledit piston de contrôle, ce dernier étant reçu en coulissement étanche dans un alésage formé dans le moteur de frein. On comprend que gr ce à une telle structure, l'ensemble piston de con truble et piston de commande hydraulique est monté dans le corps du moteur de frein sans modifier l'alésage de celui-ci, et par remplacement de cet ensemble, on peut modifier la valeur de la pression prédéterminée sans intervenir sur le moteur de frein lui-même. On comprend que grâce à cette structure les freins comportant un réglage automatique classique à système vis écrou à pas réversibles peuvent recevoir un ensemble piston de contrôle piston de commande sans aucune modification du frein ce qui permet de faire bénéficier les freins existants d'un dispositif évitant le surréglage et introduisant une réduction de course morte considérable. De plus, cette structure permet de réduire le jeu fonctionnel du réglage automatique car celui-ci peut être facilement défini du fait du faible nombre de pièces intervenant avec leurs tolérances dans la définition de ce jeu. D'autres caractéristiques et avantages du frein à disque, objet de la présente invention, apparaîtront à la lecture de la description du frein en se référant au dessin annexé Le frein à disque représenté sur la Figure unique comprend un étrier coulissant désigné dans son ensemble par la référence 10 monté sur un organe ou support fixe (non représenté) susceptible d'être fixé sur une partie fixe du véhicule (non représentée). L'étrier 10 comporte un moteur de frein désigné dans son ensemble par la référence 12 susceptible d'agir directement sur un premier élément de friction 14 et indirectement au travers de l'étrier coulissant sur un deuxième élément de friction 16 pour solliciter ceux-ci en enga gement de friction avec un disque tournant 18. Le moteur de frein 12 comporte une commande hydraulique et une commande mécanique comme on le verra plus préeisément. La commande hydraulique est assurée par un piston de commande hydraulique 20 monté coulissant dans un alésage 62 formé dans un piston de contrble 64, lui-même monté coulissant dans un alésage 22 formé dans le moteur de frein 12. L'étanchéité entre le piston 20 et alésage 62 est assurée par un joint 66 alors que l'étanchéité entre le piston de contrôle 64 et l'alésage 22 du corps 12 est assurée par un joint 24.Lès pistons 20 et 64 sont par ailleurs protégés par un capuchon de piston 26. Les pistons 20 et 64 et une paroi 28 de fond de l'alésage 22 définissent une chambre 30 susceptible d'être reliée à une source de pression (non représentée) comme par exemple le maître-cylindre du véhicule. La commande mécanique, désignée dans son ensemble par la référence 32, est assurée au moyen d'un levier 34 susceptible d'étire relié à un câble ou analogue (non représenté) solidaire d'un axe 36 dans lequel est formée une rainure 38 recevant une biellette 40. L'axe 36 est reçu dans deux alésages formés dans le moteur de frein et immobilisé longitudinalement par rapport au moteur au moyen d'un épaulement formé sur le levier 34 d'une part et d'autre part au moyen d'un circlips ou analogue. L'axe 36 et la biellette 40 sont nontés dans un alésage borgne 42 formé dans le moteur de frein, la partie ouverte de l'allé sage est pourvue d'un obturateur et l'ensemble est protégé par un capuchon flexible 44.L'alésage 42 reçoit également une vis 46 dont une portion épanouie 48 comporte une rainure 50 qui coopère avec la biellette 40. Entre le fond de l'alésage borgne 42 et la portion épanouie 48 est placé un ressort de rappel 52. La vis 46 comporte une portion cylindrique dans laquelle est formée une gorge comportant un joint 54. Ce joint 54 et la partie cylindrique de la vis 46 sont susceptibles de coulisser par rapport à un alésage 56 formé dans le corps du moteur de frein. La vis 46 se prolonge dans la chambre 30 par une portion filetée 58 à pas réversible sur laquelle est monté écrou 60. Le piston de commande hydraulique 20 comporte un alésage 68 prolongé par un deuxième alésage 84 d'un diamètre supérieur à l'alésage 68, l'alésage 84 étant placé du côté de la chambre 30. Une pièce annulaire 86 est maintenue en appui sur le décrochement formé par les deux alésages 68 et 84 au moyen d'un jonc 90 placé dans une gorge fomée dans l'alésage 84. Entre la pièce annulaire 86 et une collerette 82 formée sur l'écrou 60 est placée une butée à billes,la pièce annulaire 86 et la collerette 82 formant cheminsderoglemant. Entre le piston de commande hydraulique 20 et l'écrou 60 est placé un embrayage uni directionnel 92 formé dans le mode de réalisation représenté par un res sort d'embrayage monté sur une portion cylindrique de l'écrou 60 et dont une extrémité pénètre dans un perçage formé sur le piston de commande 20. L'écrou 60 se prolonge en direction de la chambre 30 par un prolongement 102 qui pas se au travers de la pièce annulaire 86.Ce prolongement comporte à son extré- mité côté chambre 30des languettes d'extrémité 80 qui reçoivent des languettes 78 formées sur un élément annulaire 76. Les languettes 78 et 80 sont suscep tibles de coulisser axialement les unes par rapport aux autres mais solidari sent en rotation l'écrou 60 et l'élément annulaire 76. L'élément annulaire 76 se prolonge radialement vers l'extérieur sans atteindre l'alésage 62 du piston de contrôle 64 mais de manière à se trouver en vis à vis de la paroi d'extrémité 70 du piston 20 du côté de la chambre 30. Le piston de contrôle 64 présente à son extrémité côté chambre 30 une collerette 72 dirigée radialement vers l'in térieur de manière à enfermer l'élément annulaire 76 entre cette collerette 72 et la paroi 70 du piston 20.On jeu axial est prévu entre la collerette 72 et l'élément annulaire 76 évitant le pincement de l'élément annulaire 76. A son extrémité opposée à la chambre 30, le piston de contrôle présent-e une sur face frontale96 placée en vis à vis d'une autre surface frontale 98 formée sur le piston hydraulique 20. La distance entre les surfaces frontales 96 et 98 étant supérieures au jeu entre la collerette 72 et l'élément annulaire 76. Le piston 20 comporte un épaulement 104 permettant le montage du capuchon 26 et plus précisément d'une portion annulaire 94 solidaire du capuchon 26, cet élément annulaire ou bourrelet étant tel qu'il s'étend de l'épaulement 104 à la surface frontale 96 du piston de contrôle. Dans le mode de réalisation représenté, un anneau élastique 100 est monté dans une gorge 106 formée sur le piston hydraulique 20 et pénètre dans une gorge placée en vis à vis formée dans le piston de contrôle 64 limitant ainsi les-déplacements relatifs entre piston hydraulique 20 et piston de contrôle 64 et évitant un désengagement accidentel des languettes 78 et 80. I1 est bien entendu que tout autre dispositif de limitation de mouvement peut 8tre utilisé. Cet anneau élastique 100 permet également le démontage en bloc du piston hydraulique 20 et du piston de contrôle 64. Le frein qui vient d'être décrit à l'aide de la figure unique fonctionne de la façon suivante au repos, les différents éléments du frein occupent les positions représentées. Lorsque le frein est actionné au moyen de la commande mécanique, le levier 34 et l'axe 36 sollicitent la biellette 40 dans une direction générale représentée par la flèche F1. La biellette 40 au travers de la rainure 50 pousse la portion épanouie 48 de la vis 46 à l'encontre du ressort 52. Comme la portion cylindrique de la vis peut coulisser par rapport à l'alésage 56 formé dans le moteur de frein la vis 46 se déplace également dans le sens de la flèche F1. Ce mouvement de la vis 46 au moyen de la portion filetée 58 est transmis à l'écrou 60, la rotation de celui-ci étant empêché par l'embrayage unidirectionnel 92, l'écrou 60 vient en appui sur le piston hydraulique 20. L'effort de la biellette 40 est donc transmis à l'élément de friction 14 et par réaction de cet élément de friction 14 sur le disque 18 apparaît une contre réaction sur l'axe 36 qui entraîne en coulissement l'étrier 10 dans le sens contraire à celui définit par la flèche Fl ce qui amène l'élément de friction 16 en contact du disque 18. Au relâchement de la commande manuelle les différents éléments du frein reprennent les positions représentées. Lorsque le frein est actionné au moyen de la commande hydraulique, une pression hydraulique est appliquée dans la chambre 30 de manière à solliciter le piston 20 vers la gauche en se référant à la figure. Si la mouvement du piston 20 par rapport à l'écrou 60 ne dépasse pas le jeu fonctionnel défini entre la butée à billes, la pièce annulaire 86 et la collerette 82, le mouvement du piston 20 n'a aucun effet sur le réglage automatique. Si le mouvement du piston 20 est supérieur au jeu prédéterminé l'écrou 60 est entraîné vers la gauche par le piston 20 au travers de la butée à billes de la pièce annulaire 86 solidaire du piston. La vis 46 étant immobilisée axialement au moyen du ressort 52, l'écrou 60 grâce au pas réversible tourne par rapport à la vis 46 pour pouvoir suivre le mouvement du piston 20, l'embrayage unidirectionnel 92 autorisant cette rotation.Dans cette phase de fonctionnement, l'élément annulaire 76 est libre de tourner avec l'écrou 60, le piston de contrôle 64 n'appliquant pas comme on le verra plus tard l'élément annulaire 76 sur la paroi 70. Si la pression hydraulique est alors relâchée, le joint 66 de façon conventionnelle fait légèrement revenir le piston 20, l'embrayage unidirectionnel 92 interdisant la rotation de l'écrou 60. Comme à l'application du freinage l'écrou a tourné en se déplaçant vers la gauche, le dispositif de réglage automatique se trouve donc maintenant dans une nouvelle position décallée vers la gauche et interdit au piston de prendre sa position initiale. Si, par contre, le relâchement du freinage n'intervient pas immédiatement, la pression dans la chambre 30 continue à monter et sous l'effet de cette pression et de l'effort engendré par le piston 20 l'étrier se déforme. I1 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 30 atteint le niveau défini par la section du piston de contrôle 64, par la résistance au mouvement de ce piston engendré par le joint 24, et par l'effort de déformation de la portion annulaire 94 du capuchon 26, le piston de contrôle 64 se déplace sous l'effet de cette pression vers la gauche et pince au moyen de sa collerette 72 l'élément annulaire 76 contre la paroi 70 du piston 20. L'élément annulaire 76 étant alors immobilisé en rotation par le piston de contrôle 64, toute rotation de l'écrou 60 devisent impossible du fait des languettes 78 et 80. L'écrou 60 étant dans l'impossibilité de tourner entraîne le vis 46 au travers du filetage à pas réversible et comprime le ressort 52.Le piston 20 et le piston 64 se déplacent vers la gauche sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 30 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 de contrôle et plus précisément par sa collerette 72 sur l'élément annulaire 76 étant supérieur à l'effort du ressort 52. Au relâchement de la pression hydraulique, dans un premier temps, le ressort 52 se détend et amène la vis 46 dans sa position initiale, l'écrou 60 n'est alors plus soumis à un effort axial transmis par la vis 46 mais reste sans jeu fonctionnel. Dans un deuxième temps, le joint 66 ramène le piston 20 vers la droite de la Figure 1 d'une façon conventionnelle et le jeu fonctionnel apparaît maintenant entre l'écrou 60 et la butée à billes.Dans un troisième temps, la pression continuant à décroître, le joint 24 de meme que le joint 66 précédemment repousse le piston de contrôle 64 vers la droite aidé en celà par la portion annulaire 94 du capuchon de protection 26 libérant ainsi l'élément annulaire 76 qui est de nouveau libre de tourner avec l'écrou 60 si celui-ci est sollicité en rotation. Comme on le voit de la description qui précède, le dispositif objet de l'invention permet de contrôler le blocage du réglage automatique à partir d'une pression prédéterminée définie par la section du piston de contrôle 64 et la raideur de la portion annulaire du capuchon de protection 26. On notera que lorsque la pression prédéterminée est atteinte, le piston de contrôle 64 est en appui axial sur le piston 20 au moyen de sa collerette 72 au travers de l'élément annulaire 76, l'effort engendré par la pression régnant dans la chambre 30 sur les éléments de friction est donc le m8me que si le piston 20 s'étendait jusqu'à l'alésage 22 du corps du moteur de frein. Cette solution permet d'implanter le dispositif objet de l'invention dans un frein existant sans en changer les caractéristiques de fonctionnement et celà sans aucune intervention ni sur les usinages de l'étrier ni sur la vis du réglage automatique. REVENDICATIONS 1. Frein à disque à réglage automatique du type comportant un étrier coulissant (10), un moteur de frein (12) agissant directement sur un premier élément de friction (14) et par réaction au travers de l'étrier (10) sur un deuxième élément de friction (16), ledit moteur de frein (12) comportant une commande mécanique (32) agissant sur un piston de commande hydraulique (20) au travers d'un dispositif de réglage automatique, ledit dispositif de réglage étant formé par un dispositif à vis écrou (46-60) à pas réversibles susceptible d'âtre actionné par le piston hydraulique (20) au-delà d'une course prédéterminée de celui-ci,ledit dispositif de réglage comportant un élément annulaire (76) solidaire en rotation dudit écrou (60) et coopérant avec un piston de contrôle (64) immobilisant ledit élément annulaire (76) en rotation lorsque la pression hydraulique agissant sur ledit piston hydraulique (20) atteint une valeur prédéterminée caractérisé en ce que le piston hydraulique (20) est reçu à coulissement étanche dans un alésage (62) formé dans ledit piston de contrôle (64) ce dernier étant reçu en coulissement étanche dans un alésage (22) formé dans le moteur de frein (12). 2. Frein à disque selon la revendicàtionl, caractérisé an ce que le piston de contrôle (64) est susceptible d'invnobiliser angulairement ledit élément annulaire (76) par pincement contre une paroi (70) du piston de commande hydraulique (20) lorsque ladite pression prédéterminée est atteinte. 3. Frein à disque selon la revendication 2 caractérisé en ce que le piston de contrôle (64) est un-piston annulaire comportant à une extrémité une collerette (72) susceptible d'appliquer ledit élément annulaire (76) contre une face frontale (70) dudit piston de commande (20). 4. Frein à disque selon la revendication 3 caractérisé en ce que le piston de contrôle (64) comporte à son autre extrémité une surface frontale (96) susceptible de solliciter un élément élastique (94) placé entre ladite surface frontale (96) et une autre surface frontale (98) formée sur le piston de commande (20). 5. Frein à disque selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément élastique (94) est une portion annulaire solidaire d'un capuchon de protection (26) du moteur de frein (12). 6. Frein à disque selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que ledit élément élastique (94) sollicite ledit piston de contrôle (64) en éloignement de ladite autre surface frontale (98). 7. Frein à disque selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le piston de commande (20), lepistonde contrôle (64), l'élément annulaire (76) et l'écrou (60) forment un ensemble démontable en bloc.