Brevet FR2568336A1 — publié le 19860131

La présente invention concerne un frein à disque à étrier intérieur, destiné en particulier à des véhicules automobiles, com- prenant un disque de frein supporté par son bord extérieur, un sup- port de frein fixe, un bottier de frein qui est monté axialement cou- lissant sur le support de frein au moyen d'un boulon de guidage et qui est actionné au moyen d'un dispositif d'actionnement, ledit bot- tier de frein chevauchant le bord intérieur du disque de frein, deux branches s'étendant vLtrs l'extérieur et une partie de pont s'étendant sensiblement axialement et reliant lesdites branches, une première garniture de frein qui est montée et supportée sur un côté du frein à disque à l'intérieur du support de frein et qui est directement sol- licitée par le dispositif d'actionnement, et une seconde garniture de frein qui est montée et supportée sur l'autre côté du disque de frein sur le bottier de frein et qui est sollicitée par la branche corres- pondante du bottier. On emploie habituellement des freins à disque, en particu- lier sur des véhicules automobiles, dans lesquels le disque de frein est supporté par son bord intérieur et dans lesquels le bord exté- rieur du frein à disque est chevauché par le bottier de frein. Dans des freins à disque à étrier extérieur de ce type, le rayon de frot- tement du disque de frein est limité dans la mesure o la partie de pont est située entre le bord extérieur du disque de frein et la jan- te de la roue. Les freins à disque à étrier extérieur de ce type pré- sentent un autre inconvénient, à savoir que des problèmes thermiques apparaissent dans de nombreux cas. Un frein à disque à étrier intérieur du type indiqué précé- demment est déjà décrit dans la demande de brevet allemand n 17 55 3S! pour laquelle ces problèmes ont fté en grande partie résolus. Dans ce frein à disque connu, il est prévu un support de frein possé- dant deux bras s'étendant radialement vers l'extérieur aux extrémités extérieures radiales desquels sont prévues des parties qui se pro- longent parallèlement à l'axe et qui, en passant sous le bord inté- rieur du disque de frein, atteignent le côté opposé du disque de frein. Deux garnitures de frein sont munies de saillies dirigées ra- dialement vers l'intérieur qui servent à supporter les garnitures de 2 2568336 frein dans le support de frein. Les saillies, dirigées radialement vers l'intérieur, des garnitures de frein ainsi que les parties du support de frein se prolongeant parallè]lement à l'axe sont pourvues d'ouvertures semi-cylindriques dans lesquelles sont introduits des broches de retenue et de guidage s'étendant dans le sens axial. Le bottier de frein comporte deux saillies latérales disposées par pai- res qui sont elles aussi pourvues d'ouvertures semi-cylindriques et qui sont guidées sur lesbroches de retenue et de guidage. Cet agen- cement présente un inconvénient, à savoir que des couples importants apparaissent lors du freinage et peuvent provoquer une détérioration prématurée des faces de guidage pouvant bien entendu nuire au fonc- tionnement du frein. La présente invention a donc pour but de fournir un frein à disque à étrier intérieur du type indiqué précédemment dans lequel la contrainte imposée aux guides est plus faible. Conformément à la présente invention, ce but est atteint en ce que le guide à broche comporte une broche support conçue sous la forme d'un palier fixe qui absorbe toutes les principales forces cir- conférentielles transmises par la seconde garniture de frein,à tra- vers le bottier de frein, jusqu'au guide et qui est solidarisée au support de frein ou à l'étrier de frein et s'engage dans un perçage de guidage pratiqué dans l'étrier de frein ou dans le support de frein, et en ce que la broche support est positionnéedans la zone o le disque de frein s'étend dans le sens radial. On obtient ainsi un frein à disque à étrier intérieur dans lequel les forces qui se mani- festent dans le sens circonférentiel lors du freinage ne peuvent pas donner lieu à des couples importants susceptibles de soumettre le guide à des contraintes excessives. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente inven- tion, il est prévu que la broche support soit placée du c8té entrée par rapport au sens de rotation principal. De manière appropriée, cet a- gencement est prévu pour que la garniture placée du c8té du disposi- tif d'actionnement soit directement supportée dans le support de frein tandis que la garniture juxtaposée est supportée dans le bot- tier de frein, de sorte que les forces qui sont transmises par cette garniture agissent, par l'intermédiaire du boîtier de frein, sur la broche support et imposent ainsi une contrainte au bras du support de frein situé du côté entrée par rapport au sens de rotation principal, tandis que les forces transmises par la garniture situte du côté in- térieur imposent une contrainte au bras du support de frein placé du côté sortie par rapport au sens de rotation principal. Il en résulte une répartition très favorable des forces sur les deux bras du sup- port de frein. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, il est prévu que la broche support est fixée au support de frein et s'étend pour l'essentiel à l'opposé du disque de frein. De façon tout aussi avantageuse, la broche support peut toutefois être fixée égale- ment sur le bottier de frein et s'étendre pour l'essentiel en direc- tion du disque de frein. Dans l'un et l'autre cas, le support de frein peut être placé très près du disque de frein, ce qui permet d'obtenir une réduction supplémentaire des contraintes. Pour fixer le support de frein à un élément constitutif so- lidaire du véhicule, par exemple à un bras de suspension, le support de frein comporte avantageusement trois points de fixation. Un arceau reliant les bras du support de frein peut donc bénéficier d'une con- ception relativement légère pour ne pas influer de manière détermi- nante sur le dimensionnement radial. En particulier, les points de fixation prévus sur le bras situé du côté entrée sont placés sensi- blement sur la même ligne radiale et deux d'entre eux sont placés sensiblement sur le même rayon. L'arceau de liaison des bras du support de frein présente une forme arquée, notamment une forme de U, et est placé radialement à l'extérieur des branches du boîtier de frein. Pour éviter que des couples résiduels ne provoquent la rota- tion du bottier de frein autour de la broche support, un autre mode de réalisation de l'invention prévoit un dispositif de limitation im- planté entre le boîtier de frein et le support de frein. Ce disposi- tif comporte notamment ure broche ou une douille qui sont fixés sur le support de frein ou sur le boîtier de frein et qui s'engagent avec jeu dans un perçage pratiqué sur le boîtier de frein ou sur le sup- 4 2568336 port de frein. Pour réaliser l'amortissement, il peut être prévu de manière relativement simple un élément d'amortissement élastique qui est conçu sous la forme d'une douille en caoutchouc et qui est intro- duit dans le perçage pratiqué dans le support de frein ou dans l1 bottier de frein et dans lequel s'engagent la broche ou la douille. L'introduction de la garniture supportée dans le support de frein est facilitée dans la mesure o le support de frein comporte un guide qui est ouvert radialement vers l'extérieur et qui sert à rece- voir et à supporter la garniture de frein. 1U Pour parvenir à une conception du bottier de frein optimi- sée sur le plan du poids et de la résistance, le bottier de frein présente, conformément à un mode de réalisation avantageux, un profil ondulé sur le côté intérieur dans le sens radial, la tangente passant sur les saillies ondulées présentant une configuration convexe vers l'extérieur dans le sens radial. Pour retenir, dans le sens radial, la garniture de frein in- térieure correspondant au dispositif d'actionnement, la garniture est muni d'un dispositif approprié pouvant être notamment constitué d'é- léments élastiques faisant saillie dans le piston du dispositif d'ac- tionnement. Les éléments élastiques peuvent notamment être réalisés sous la forme de griffesélastiques Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue de l'intérieur d'un frein à disque à étrier intérieur, - la figure 2, une vue en coupe longitudinale d'un frein à disque à étrier intérieur conforme à la figure 1 et d'une roue de vé- hicule représentée partiellement, - la figure 3, une vue de l'extérieur d'un frein à disque à étrier intérieur conforme aux figures 1 et 2, dans lequel le support du frein à disque est fixé à un bras de suspension d'un véhicule. - la figure 4, une vue de dessous d'un frein à disque à é- trier intérieur, 2568336 - la figure 5, une vue de dessus d'un frein à disque à é- trier intérieur. On considérera tout d'abord la figure 2 qui montre l'agence- ment d'un frein à disque à étrier intérieur 2 dans une roue de véhi- cule 4. Sur cette figure, seules la jante de roue 6 et une partie du voile de roue 8 du véhicule sont représentées. La roue du véhicule 4 est fixée au bottier de roulement de roue 12 par l'intermédiaire du voile de roue 8 au moyen de boulons filetés 10. Au moyen du bottier de roulement de roue 12, la roue du véhicule 4 est montée rotative, par l'intermédiaire d'un roulement non représenté sur la figure, sur une broche d'essieu (non représentée sur la figure) qui est reliée au bras de suspension. A cet effet, le boîtier de roulement de roue 12 comporte une bride 14 dans laquelle sont pratiqués des taraudages 16 permettant de visser les boulons filetés 10. Un support de disque de frein 18 est également fixé à la bride 14 au moyen des boulons file- tés 10, le support de disque de frein 16 étant situé entre la bride 14 et le voile de roue 8. Le support de disque de frein 18 comporte une partie de fixation essentiellement en forme de bague circulaire qui est placée radialement vers l'intérieur et dans laquelle sont pratiqués des perçages 21 permettant d'introduire les boulons filetés , et une partie porteuse 22 épousant le profil du voile de roue 8. La partie porteuse 22 forme une partie extrême qui est sensiblement parallèle à l'axe du frein et à laquelle est fixée une bague de liai- son 24. Une bague de friction 26 est reliée à la bague de liaison 24, la bague de friction formant le disque de frein proprement dit. Le frein à disque à étrier intérieur 2 comporte un bottier de frein 28 dont la section longitudinale présente la forme d'un U, le bottier de frein 28 étant pourvu de deux branches s'étendant radialement vers l'extérieur 30, 32 qui sont réunies entre elles par une partie de pont 34. Des garnitures de frein 36, 38 sont situées de part et d'au- tre de la bague de friction 26 et sont chevauchées par le bottier de frein en forme de U 28. Pour actionner le frein à disque, la branche 32 située à l'intérieur comporte un alésage de cylindre 40 dans le- quel un piston 42 est logé axialement coulissant. Le piston 42 solli- cite directement la garniture de frein 38 située à l'intérieur, le b6 2568336 bottier de frein 28 étant alors poussé, en réaction, dans la direc- tion opposée vers l'intérieur, de sorte que la garniture 36 située à l'extérieur est sollicitée. Comme le montrent en particulier les figures 1, 3 et 5, le bottier de frein 28 est supporté axialement coulissant sur un support de frein fixe 44. Le support de frein 44 est muni de deux bras de support de frein 46, 48 qui sont réunis l'un à l'autre par un ar- - ceau de liaison. 50, de sorte que le support de frein 44 dans son en- semble a une forme arquée. Le support de frein 44 est relié au bras de sus- pension 52 et, à cet effet, est pourvu de trois points de fixation. Les points de fixation sont réalisés sous la forme de perçages 54, 56 et 58 pratiqués dans le support de frein 44. En l'occurence, deux perçages 54, 56 sont prévus sur le bras de support de frein 46 situé du côté entrée par rapport au sens de rotation principal et l'autre perçage 58 est situé sur le bras de support de frein 48. Le perçage 56 situé à l'intérieur sur le bras de support de frein 46 est placé sensiblement sur le même rayon que le perçage 58 situé sur le bras de support de frein 48 situé du côté sortie. En particulier, les deux perçages 54, 56 prévus sur le bras de support de frein 46 sont sensi- blement situés sur une ligne passant par l'essieu de roue. Des per- çages correspondants aux perçages 54, 56, 58 du support de frein 44 sont pratiqués dans le bras de suspension 52, ce qui permet de relier le support de frein 44au bras de suspension 52 au moyen de boulons (non re- présentés sur la figure). Comme le montre en particulier la figure 5, il est prévu un une broche support60 pour supporter de manière axialement coulissante le bottier de frein 28 sur le support de frein 44, ce tte broche support étant fixée dans un perçage 62 du support de frein 44, le per- çage 62 étant lui-même pratiqué dans le bras de support de frein 46 situé du côté entrée par rapport au sens de rotation principal. La broche support 60 forme une extrémité libre faisant saillie hors de du perçage 62 et se prolongeant à l'opposé du disque de frein, cette extrémité libre constituant une surface de guidage 64 qui coopère a- vec le perçage de guidage 66 prévu dans le boîtier de frein 28. Entre d'une part la douille 68 du support de frein 44 comportant le perçage 7 2568336 62 et, d'autre part, la douille 70 du boîtier de frein 28 comportant le perçage de guidage 66 est prévu un capuchon protecteur 72 proté- geant la surface de guidage 64. Du côté sortie par rapport au sens de rotation principal cst prévu un dispositif 74 servant à absorber les couples qui apparais- sent autour de la broche support 60 lors du freinage. Le dispositif 74 comporte une broche courte 76 qui est vissée dans le bras de support de frein 48 et qui s'étend parallèlement à la broche support 60 à l'opposé du disque de frein. I broche 76 s'engage dans un perçage 78 pratiqué dans le boîtier de frein 28. En l'occurence, les diamètres du perçage 78 et de la broche 76 sont calculés pour ménager un espace annulaire li- bre entre ces pièces. Une douille en caoutchouc 80 est mise en place dans cet espace annulaire pour amortir les déplacements de la broche 76 à l'intérieur du perçage 78 lors du freinage. D'autres éléments d'a- mortissement réalisés dans d'autres matériaux possédant des proprié- tés d'amortissement peuvent être prévus à titre de remplacement en lieu et place de la douille en caoutchouc 80. Pour supporter la garniture de frein intérieure 38 dans le support de frein 44, ce dernier forme un guide 82 qui est limité par des surfaces d'appui 84, 86 dans le sens périphérique. Comme le mon- tre notamment la figure 5, les surfaces d'appui 84, 86 sont situées en l'occurence dans la zone de la broche support 60 et de la broche 76. Pour retenir la garniture de frein intérieure 38 dans le sens radial, elle est munie de languettes élastiques 88 qui s'engagent à l'inté- rieur du piston 42. Pour retenir la garniture extérieure 36 sur la branche extérieure 30 du bottier 2&, la branche 30 comporte deux é- paulements 90 dbnt l'un est représenté à la figure 3. Sur sa face ar- rière, la garniture de frein extérieure 36 comporte deux languettes faisant saillie axialement 92 grâce auxquelles elle prend appui sur les épaulements 90 du boîtier de frein 2. Cet agencement permet d'intro- duire radialement les garnitures de frein 36, 38 de l'extérieur de manière simple. A cet effet, le bottier de frein 28 est d'abord pous- sé vers l'intérieur (vers la droite sur la figure 2) pour que la gar- niture de frein intérieure 38 puisse être introduite. Le boîtier de frein 28 est ensuite repoussé vers l'extérieur (vers la gauche sur la figure 2) pour que la garniture de frein extérieure 36 puisse être à son tour introduite dans le bottier de frein 2b à travers des ouver- tures (non représentées sur la figure) pratiquées dans le support de disque de frein 18, sans qu'il soit nécessaire de démonter le disque de frein 26 pour changer les garnitures de frein. Le bottier de frein 28 comporte des nervures 94 dans la zone de la partie de pont 34 et des parties internes radiales des branches , 32. La tangente qui passe par le sommet de ces nervures 94 forme une surface incurvée radialement vers l'extérieur de sorte que les nervures 94 situées à l'extérieur dans le sens circonférentiel sont plus hautes que celles situées à l'intérieur. Le bottier de frein 28 possède ainsi une section transversale plus grande dans les zones soumises à des contraintes particulières. On trouvera ci-après une brève description du mode de fonc- tionnement du frein à disque à étrier intérieur 2. Pour actionner le frein à disque 2, un agent de pression est introduit dans la chambre cylindrique 96 à travers une connexion (non représentée sur la figu- re). Le piston 42 est alors déplacé axialement en direction du disque de frein 26. Le piston 42 sollicite ainsi la garniture de frein 38 positionnée à l'intérieur et la pousse contre le disque de frein 26. En réaction à cette manoeuvre, le bottier de frein 28 est déplacé vers l'intérieur, c'est-à-dire vers la droite si l'on considère la figure 2, et il pousse la garniture de frein extérieure 36 contre le disque de frein 26. Lors du relâchement du frein, le liquide qui se trouve à l'intérieur de la chambre 96 devient exempt de pression, de sorte qu'à l'aide du joint de rappel 98, le piston est légèrement rappelé dans l'alésage de cylindre et entraîne la garniture de frein intérieure 38. 9 2568336 REVENDICATIONS 1. Frein à disque à étrier intérieur, destiné en particulier à des véhicules automobiles, comprenant un disque de frein supporté par son bord extérieur, un support de frein fixe, un boîtier de frein qui est monté axialement coulissant sur ledit support de frein au moyen d'une broche de guidage et qui est actionné au moyen d'un dispo- sitif d'actionnement, ledit boîtier de frein chevauchant le bord in- térieur du disque de frein, deux branches s'étendant vers l'extérieur et une partie de pont s'étendant sensiblement axialement et reliant lesdites branches, une première garniture de frein qui est montée et supportée sur un côté du frein à disque à l'intérieur dudit support de frein et qui est directement sollicitée par le dispositif d'ac- tionnement, et une seconde garniture de frein qui est montée et sup- portée sur l'autre côté du disque de frein sur ledit boîtier de frein et qui est sollicitée par la branche correspondante du boîtier, caractérisé en ce que ledit guide à broche comporte une broche sup- port(60) conçuesous la forme d'un palier fixe qui absorbe toutes les principales forces circonférentielles transmises par ladite seconde garniture de frein (36),à travers ledit bottier de frein (28), jus- qu'audit guide et qui est solidarisé audit support de frein (44) ou audit bottier de frein (28) et s'engage dans un perçage de guidage (66) pratiqué dans ledit étrier de frein (28) ou dans ledit support de frein (44), et en ce que la broche support (60) est positionnée dans la zone o ledit disque de frein (26) s'étend dans le sens ra- dial. 2. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite broche support (60) est placée du côté entrée par rapport au sens de rotation principal du disque de frein. 3. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite broche support (60) est fixéeaudit support de frein (44) et s'étend pour l'essentiel à l'op- posé dudit disque de frein (26). IL 2568336 4. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite broche support (60) est fixéeaudit bo tierde frein (2b) et s'étend pour l'essentiel en direc- tion dudit disque de frein. 5. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une que]- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support de frein (44) est muni de deux bras de support de frein (46, 48). 6. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 5, caractérisé en ce que lesdits deux bras de support de frein (46, 48) sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un arceau de liaison (50). 7. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 6, caractérisé en ce que ledit arceau de liaison (50) pré- sente une forme arquée, notamment la forme d'un U. 8. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit arceau de liaison (50) est placé radialement à l'extérieur desdites branches dudit bottier de frein. 9. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support de frein (44) comporte trois points de fixation (54, 56, 58) permettant de le relier à un élément structurel solidaire du véhicu- le. 10. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 9, caractérisé en ce que deux desdits points de fixation (54, 56) sont implantés sur ledit bras de support de frein (46) qui est placé du côté entrée par rapport au sens de rotation principal. 11. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 10, caractérisé en ce que lesdits points de fixation (54, 56) implantés sur ledit bras de support de frein (46) placé du côté en- trée sont disposés sensiblement sur la même ligne radiale. 12. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une quel- conque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que deux desdits points de fixation (56, 58) sont disposés sensiblement sur le même ii 2568336 rayon. 13. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre le- dit boîtier de frein (28) et ledit support de frein (44) est prévu un dispositif (76, 78, 80) permettant de limiter la rotation autour de la broche support (60) provoquée par les forces apparaissant lors du freinage. 14. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 13, caractérisé en ce que ledit dispositif de limitation de rotation duditboîtier de frein (28) comporte une broche(76) qui est fixe audit support de frein (44) ou audit boîtierde frein (28) et qui s'engage avec jeu dans un perçage (78) pratiqué dans ledit boitierde frein ou dans ledit support de frein. 15. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit dispositif (76, 78, 80) de limitation de la rotation duditboîtierde frein (28) est muni d'un élément d'amortissement élastique (80). - 16. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 15, caractérisé en ce que ledit élément élastique (80) est une douille en caoutchouc qui introduite dans ledit perçage (78) dudit support de frein (44) ou dudit boîtierde frein (28) et qui est tra- versée par ladite broche (76). 17. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support de frein (44) comporte un guide qui est ouvert radialement vers l'extérieur et qui sert à recevoir et à supporter la garniture de frein (38). , 18. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 17, caractérisé en ce que ledit guide est constitué de surfa- ces d'appui (84, 86) placées, au moins en partie, dans la zone de la broche support (60) considéréedans le sens radial. 19. Frein à disque à étrier intérieur conforme à la revendi- cation 17, caractérisé en ce que ledit bo tierde frein (28) comporte des nervures (94) sur le côté intérieur dans le sens radial. 20. Frein à disque à étrier intérieur conforme à l'une quel- coIlqut dLs revendications prcédentes, caractCris' en ce que, sur le c8t6 intérieur dans le sens radial, ledit boîtier de frein (28) pré- sente un profil arque radialement vers l'extCrieur. 2i. Frein à disque étrier intérieur conforme à l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite garniture de frein (38) placée du côté de l'actionnement comporte un dispositif (88) lui permettant de s'enclencher dans le sens radial avec le dispositif d'actionnement, notamment avec le piston (42). 22. Frein à.disque à étrier intérieur conforme à la revendi- 1 cation 21, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est une griffe élastique munie de languettes élastiques (88).