Brevet FR2582366A1 — publié le 19861128

RESSORT POUR FREIN A DISQUE ET FREIN A DISQUE EQUIPE D'UN TEL RESSORT. L'invention a pour objet un ressort pour frein à disque à étrier coulissant ainsi qu'un frein à disque équipé d'un tel ressort. L'invention vise plus particulièrement un ressort à fonctions multiples destiné à équiper un frein à disque dont L'étrier coulisse par rapport à un support fixe au moyen d'au moins deux surfaces complémentaires de couLissement axial formées sur L'étrier et sur le support fixe et qui sont maintenues en contact par des moyens élastiques. Parmi les freins à disque du type mentionné ci- dessus, on connait Les freins à disque dont l'étrier est monté coulissant par rapport au support fixe au moyen d'une colonnette axiale reçue en coulissement dans un alésage correspondant et au moyen de deux surfaces de coulissement formées en vis-à-vis sur l'étrier et sur le support fixe. Un teL frein est décrit et représenté dans le brevet GB-A-1 532 572. Dans un tel frein, il est nécessaire de prévoir des moyens élastiques pour maintenir lesdites surfaces en contact ainsi que des ressorts anti- bruit destinés à plaquer les organes de friction en appui dans l'ouver- ture prévue dans le support fixe pour les recevoir. Le document EP - A - O 030 502 propose d'utiliser un ressort unique disposé entre l'étrier et les organes de friction assurant la double fonction de maintien en contact desdites surfaces de coulissement et de ressort anti-bruit pour les organes de friction. Il existe également des freins à disque dont l'étrier est monté coulissant sur le support fixe au moyen de deux paires de surfaces de coulissement complémentaires formées respectivement sur l'étrier et 2 2582366 sur le support fixe, lesdites paires de surfaces de coulissement étant maintenues en contact au moyen de deux ressorts disposés de part et d'autre du plan axial médian du frein. Un tel frein est décrit-et représenté dans le document FR - A - 2 408 766. Dans un tel frein, il est de plus nécessaire de prévoir des ressorts anti- bruit pour les organes de friction afin de plaquer ces derniers en appui dans l'ouverture du support fixe dans laquelle ils sont reçus. Dans les freins qui viennent d'être décrits, il peut être souhaitable de monter un type particulier d'organes de friction auquel il est nécessaire d'appli- quer un effort tangentiel permanent, sollicitant ces organes de friction en appui dans l'ouverture du sup- port fixe dans une position latérale préférentielle. Un tel type d'organes de friction est décrit et représenté dans le document EP - A - 0 002 399. On constate à la lecture de ce document qu'il est nécessaire de prévoir pour chacun des organes de friction un ressort indépen- dant sollicitant chaque organe dans sa position laté- rale préférentielle ainsi que les deux ressorts de maintien de l'étrier mentionné plus haut. La demande de Modèle d'Utilité japonais NO 54- 088653 U publié le 21 JANVIER 1981, sous le NO JP-U-56- 7130 (et correspondant au document GB - A - 2 056 601) décrit un ressort pour frein à disque monté dans un logement sous la voûte de l'étrier et coopérant avec les organes de friction pour solliciter ceux-ci radia- lement et tangentiellement afin d'assurer leur maintien dans une position latérale préférentielle. Dans ce document, le ressort présente une forme générale de V très ouvert à rebords d'extrémité et est arc-bouté latéralement contre deux parois opposées du logement de voûte. Cet agencement se révèle donc sensible aux variations des dimensionnements du ressort et du Loge- ment de voûte ainsi qu'aux variations de tolérance des positions respectives des organes de friction et de 3 2582366 l'étrier. Le problème technique de La présente invention est de proposer l'agencement de freins à disque avec un ressort assurant les fonctions de ressort anti-bruit et de maintien en position latérale préférentielle des organes de friction, de structure simplifiée, compacte et robuste, peu sensible aux problèmes de tolérance, et assurant une action élastique améliorée sur les organes de friction, en assurant élastiquement le contact entre deux surfaces complémentaires de coulissement axial. Ce problème est résolu conformément à l'invention par un ressort pour frein à disque du type comportant un étrier monté coulissant parallèlement à l'axe d'un disque tournant, sur un support fixe au moyen d'au moins deux surfaces de coulissement axial formées sur l'étrier et sur le support fixe et maintenues élasti- quement en contact, et deux organes de friction reçus en ancrage et en coulissement axial dans une ouverture dudit support fixe pour venir en engagement de friction avec les faces opposées dudit disque, lors de l'action- nement d'un moteur de frein, ledit ressort étant monté élastiquement dans une ouverture formée dans la voOte de l'étrier et exerçant sur les plaques support desdits organes de friction, un effort radial dirigé sensible- ment selon un rayon du disque, et en direction de l'axe de ce dernier et un effort tangentiel perpendiculaire audit effort radial pour solliciter chacun des organes de friction tangentiellement à la circonférence dudit disque pour assurer le maintien de ces derniers dans une position latérale préférentielle, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une lame métallique pliée compor- tant deux bras principaux reliés entre eux et à un bras central par un pli principal, ledit ressort présentant la forme générale d'un "trident", dont les branches extrêmes sont constituées par les dits bras principaux, ces derniers étant susceptibles de coopérer d'une part, par leurs extrémités libres avec une surface sensible- 4 2582366 ment plane formée sur l'étrier et s'étendant paral- lèlement à l'axe du disque et d'autre part, par des portions centrales avec des surfaces d'appui formées sur chacune des plaques support, ledit bras central présentant à son extrémité libre un pli en forme de Z susceptible de coopérer avec deux surfaces de l'étrier formant un angle c" inférieur à un angle 3 formé par deux parties consécutives du pli en forme de Z, ledit pli principal comportant une patte s'étendant sensiblement parallèlement aux dits trois bras et en éloignement de ceux- ci et susceptible de coopérer radialement avec une autre surface formée sur ledit étrier, lesdites portions centrales exerçant ainsi sur les plaques support un effort élastique composé dudit effort radial et dudit effort tangentiel. Avec un tel agencement, l'action élastique du ressort résulte essentiellement des flexions relatives des trois bras reliés par le pli principal, sous l'effet de la coopération de ces bras avec les surfaces de l'étrier et des plaques support placées à proximité les uns des autres. La patte portée par le pli princi- pal assure le maintien en contact des deux surfaces de coulissement axial et positionne le ressort par rapport à l'étrier. Selon une réalisation de l'invention, la distance entre le pli principal et le pli en forme de Z du bras central est telle que le ressort ne peut échapper de l'ouverture formée dans la voOte de l'étrier lorsque ce ressort n'agit pas sur les éléments de friction. Avec un tel agencement, le ressort peut être maintenu élastiquement dans l'ouverture de L'étrier, sans risque de perte ou de déformation lors de démon- tage, par exemple, à l'occasion du remplacement des éléments de friction. On décrira maintenant, à titre d'exemple, un res- sort et une variante réalisés selon les enseignements de la présente invention, ainsi que leur application à 2582366 un frein à disque, en se référant aux dessins annexes, dans lesquels: - La Figure 1 représente un frein à disque muni d'un ressort réalisé selon la présente invention; - La Figure 2 est une vue en-coupe partielle, selon la ligne II-II de la Figure 1; - La Figure 3 est une vue en coupe, selon la ligne III-III de la Figure 1; - La Figure 4 est une vue agrandie d'un détail de la Figure 2 représentant l'implantation du ressort dans la voûte de l'étrier du frein à disque; - La Figure 5 est une vue de dessus du ressort selon la présente invention à l'état libre; - La Figure 6 est une vue en coupe, selon la ligne VI-VI du ressort de la Figure 5, vue dans le sens de la flèche A. - La Figure 7 est une vue similaire à la Figure 6 d'une variante du ressort, objet de la présente invention; - La Figure 8 est une vue de dessous, selon la flèche XIII du ressort de la Figure 7; - La Figure 9 est une vue en coupe selon la direc- tion IX-IX de la Figure 7. Le frein à disque représenté aux Figures 1 à 3 est du type comportant un étrier 10, monté coulissant sur un support fixe 12, au moyen d'une colonnette axiale 14. Le coulissement de l'étrier 10 par rapport au support fixe 12 est également assuré au moyen de surfaces de coulissement axial 16 et 18, formées respectivement sur l'étrier 10 et sur un ressort 20 solidaire du support fixe 12. Le frein à disque comporte en outre deux organes de friction 22 et 24 munis respectivement de plaques support 26 et 28, sus- ceptibles de venir en engagement de friction avec un disque tournant 30, lors de l'actionnement d'un moteur hydraulique de frein 32. Les organes de friction 22 et 24 sont reçus en ancrage et en coulissement dans une 6 - 2582366- ouverture 34 formée dans le support fixe 12. Dans l'exemple représenté, Les deux organes de friction 22 et 24 ont des extrémités 36 et 38 possédant un profit circulaire coopérant avec des profits circulaires complémentaires de l'ouverture 34. Un tel type d'or- ganes de friction est décrit et représenté plus en détail dans Le brevet européen EP - A - 0 002 399. Pour ce type d'organes de friction, il est souhaitable d'exercer sur la plaque support un effort tangentiel qui maintienne cette dernière dans une position laté- rale préférentielle, en appui dans l'ouverture ménagée dans le support fixe 12. Le frein à disque représenté aux Figures 1 à 3 est muni d'un ressort 40 réalisé selon La présente inven- tion. Pour la description du ressort 40, on se reportera notamment aux Figures 4 à 6. Le ressort 40 est constitué d'une lame métallique pliée qui comprend deux bras principaux 42 et 44, reliés entre eux par un pli principal 46, et reliés à un bras central 48, toujours au moyen du pli principal 46. Comme on Le voit plus particulièrement sur la Figure 5, le ressort a la forme générale d'un "trident" dont les branches extrêmes sont constituées par les bras principaux 42 et 44, et la branche centrale par le bras central 48. Chacun des bras principaux comporte une extrémité libre susceptible de coopérer avec une surface sensible- ment plane 52, comme représenté sur la Figure 4, de l'étrier coulissant 10, cette surface 52 s'étendant parallèlement à l'axe du disque 30. Chacun des bras 42 et 44 comporte une portion centrale 54 en forme de?à gouttière, susceptible de coopérer avec des surfaces d'appui 56 formées sur chacune des plaques support 26 et 28, comme représenté sur la Figure 4. Dans le mode de réalisation représenté, les surfaces d'appui 56 sont constituées par un angle d'appui formé sur un ergot 58, disposé à la partie supérieure des plaques support 26 et 28, et par la face supérieure 60 de ces plaques support. L'extrémité libre 62 du bras central 48 présente un pli en forme de Z dont le creux le plus rapproché de l'extrémité forme un angle (p comme indiqué sur la Figure 6 entre deux parties consécutives du pli, cet angle t étant supérieur à l'angleo formé par deux surfaces 64 et 66, elles-mêmes formées sur l'étrier 10 et s'étendant parallèlement à l'axe du disque 30. En se reportant aux Figures 1, 2 et 4, on voit que le ressort 40 est logé dans une ouverture 68, formée dans la voûte de l'étrier 10 et comportant deux bords circonférentiellement espacés 70 et 72, les sur- faces 52, 64 et 66 étant situées à proximité du premier bord 72. Le pli central 46 comporte une patte 74 qui s'étend sensiblement parallèlement aux trois bras 42, 44 et 48 en éloignement de ceux-ci, et susceptible de coopérer radialement avec une autre surface 76, formée sur l'étrier 10, à proximité du deuxième bord 68. En se reportant aux Figures 1 et 5, on voit que les bras principaux 42 et 44 ont une section qui augmente progressivement depuis l'extrémité libre 50 jusqu'à la portion centrale 54, puis la section décroit de la portion centrale 54 jusqu'au pli principal 46. En se reportant à la Figure 6, on voit que la surface extérieure 78 du pli principal 46 est éloignée d'une longueur l de la surface extérieure 81 du pli en forme de Z du bras central 48. En se reportant à la Figure 4, on définit d la distance minimale entre les bords circonférentiellement espacés 72 et 70 de l'ouverture 68. Selon l'invention, la longueur l sur le ressort 40, lorsque celui-ci ne sollicite pas les éléments de fric- tion, est supérieure à la longueur d, de manière à ce que ledit ressort reste prisonnier dans l'ouverture 68 formée dans l'étrier 10. Par contre, lorsque le ressort est dans sa position normale de fonctionnement, comme représenté sur la Figure 4, le pli principal 46 ne doit pas être au contact de l'étrier 10. Sur la Figure 4, on a représenté les différentes 8 2582366 actions élastiques engendrées ou subies par le ressort 40. On voit en particulier que les efforts tangentiels qui sollicitent les organes de friction tangentielle- ment à la circonférence du disque, sont engendrés par une flexion circonférentielle relative des bras princi- paux 42 et 44, par rapport au bras central 48. Ce sont les forces F5 sur le bras central 48 et F'5 exercées par les bras principaux sur les surfaces d'appui 56 des éléments de friction. Les valeurs de F5 et F'5 étant bien entendu égales. L'action radiale sur les éléments de friction est désignée par F1 et celle-ci est compo- sée des réactions aux forces F2, effort de l'extrémité sur la surface 52, augmenté de l'effort F4, réaction du bras central 48 sur les surfaces 64 et 66, et augmenté de la résultante des deux forces opposées mais non égales F3 et F'4. On constate donc que grâce à la structure du ressort, d'une part les éléments de friction sont bien soumis à une force radiale vers l'intérieur et une force tangentielle dans une direction préférentielle, et que les réactions à ces différentes forces (F2, F4, F3 - F'4) sollicitent l'étrier 10 radialement vers l'extérieur de manière à appliquer cet étrier 10 ou plus précisément, sa surface de coulissement 16, sur la surface de coulissement 18, solidaire du support fixe 12. On voit également que grâce à l'invention, les efforts engendrés sont essentiellement définis par la géométrie du ressort, les tolérances de fabrication de l'étrier n'intervenant que très peu, la patte 74 étant libre de se déplacer circonférentiellement par rapport au bord 70 de l'ouverture 68. Il est important que l'angle ó précédemment défini soit plus petit que l'angle p formé par l'ex- trêmité en Z du bras central 48, de manière-à permettre à ce bras central 48 de suivre les mouvements imposés par les portions centrales 54 au travers du pli principal 46. C'est également pour permettre les déformations élastiques des trois bras 42, 44 et 48 et donc les mouvements du pli principal 46 qu'il est nécessaire qu'en position de fonctionnement, le pli principal 46 soit en éloignement du bord 70 de l'ouverture 68. En se reportant aux Figures 7 à 9 qui représentent une variante au ressort selon les figures 4 à 6 on voit que les portions centrales 54 sont reliées entre elles au droit du pli en Z du bras central 48 au moyen d'une portion de liaison 82 formée lors du découpage du bras central 48 au moyen d'une ouverture 84, cette dernière étant telle que avant pliage des bras 42, 44 et 48, la longueur dépliée du bras central 48 est plus courte que la longueur correspondante de l'ouverture 84. Grâce à cette variante la rigidité des portions centrales 54 est accrue et celles-ci sont mieux maintenues parallè- lement à l'axe du disque 30. On comprend que grâce à l'invention, on a réalisé un ressort multifonctions simple et ne nécessitant pas de précisions particulières dans les usinages de l'étrier 10, les efforts étant essentiellement engen- drés par des déplacements relatifs des bras les uns par rapport aux autres. 2582366 REVENDICATIONS 1 - Ressort (40) pour frein à disque du type comportant un étrier (10) monté coulissant paraLLèLe- ment à L'axe d'un disque tournant (30) sur un support fixe (12) au moyen d'au moins deux surfaces (16, 18) de coulissement axial formées sur l'étrier (10) et sur le support fixe (12)- et maintenues élastiquement en con- tact, et deux organes de friction (22, 24) reçus en ancrage et en coulissement axial dans une ouverture (34) dudit support fixe, pour venir en engagement de friction avec Les faces opposées dudit disque Lors de l'actionnement d'un moteur de frein (32), ledit ressort étant monté élastiqu-ement dans une ouverture (68) for- mée dans la voOte de l'étrier et exerçant sur les plaques support (26, 28) desdits organes de friction (22, 24) un effort radial (F1) dirigé sensiblement selon un rayon du disque (30) et en direction de l'axe de ce dernier, et un effort tangentiel (F'5) perpendi- cuLaire audit effort radial (F1) pour solliciter chacun des organes de friction (22, 24) tangentiellement à la circonférence dudit disque, pour assurer le maintien de ces derniers dans une position latérale préférentielle, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une lame métal- lique comportant deux bras principaux (42, 44) reliés entre eux et à un bras central (48) par un pLi princi- pal (46), ledit ressort présentant la forme générale d'un "trident" dont les branches extrêmes sont consti- tuées par lesdits bras principaux (42, 44) ces derniers étant susceptibles de coopérer d'une part par leurs extrémités libres (50) avec une surface (52) sensible- ment plane formée sur l'étrier (10) et s'étendant parallèlement à l'axe du disque (30), et d'autre part par des portions centrales (54) avec des surfaces d'appui (56) formées sur chacune des plaques support, ledit bras central (48) présentant à son extrémité libre (62) un pli en forme de Z susceptible de coopérer avec deux surfaces (64, 66) de l'étrier formant un angle dudit effort tangentiel (F'5). 2 - Ressort pour frein à disque selon la revendi- cation 1 caractérisé en ce que lesdites surfaces (52, 64, 66) sont situées à proximité d'un premier bord (72) de ladite ouverture (68) s'étendant axialement, l'autre surface (76) étant située à proximité du second bord (70) de ladite ouverture (68) et espacé circonféren- tiellement dudit premier bord (72). 3 - Ressort pour frein à disque selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite surface d'appui (56) formée sur chacune desdites pla- ques support (26, 28) est constituée par un angle d'appui formé sur un ergot (58) disposé à la partie supérieure desdites plaques support (26, 28) et par la face supérieure (60) de cette dernière, lesdites por- tions centrales (54) prenant appui dans ledit angle d'appui. 4 - Ressort pour frein à disque selon la revendi- cation 3 caractérisé en ce que au moins un desdits bras principaux (42, 44) possède une section augmentant depuis ladite extrémité (50) jusqu'à ladite portion centrale (54). - Ressort pour frein à disque selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que au moins un desdits bras principaux (42, 44) possède une section diminuant depuis la portion centrale (54) jusqu'au pli principal (46). 6 - Ressort pour frein à disque selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que Lesdites portions centrales (54) sont pliées en gouttières, La surface extérieure de La gouttière prenant appui dans Ledit angle d'appui (56). 7 - Ressort pour frein à disque selon L'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pli principal (46) a la forme d'une gouttière dont la surface extérieure (78) est éLoignée de la surface extérieure (80) du pli en forme de Z du bras central (48) d'une longueur (l) supérieure à la distance mini- male (d) des bords circonférentiellement espacés (72, ) de ladite ouverture (68) lorsque lesdites portions centrales (54) sont Libres de toute action sur lesdites surfaces d'appui (56). 8 - Ressort pour frein à disque selon l'une des Revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux bras principaux (43, 44) sont reliés entre eux au niveau des portions centrales (54) par une portion de liaison (82) venue de matière avec le ressort. 9 - Frein à disque du type comportant un étrier (10) monté coulissant sur un support fixe (12) au moyen d'une colonnette axiale (14) et de deux surfaces de coulissement axial (16, 18) formées sur l'étrier (10) et le support fixe (20-12) respectivement caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ressort (40) selon L'une des revendications 1 à 8, Ledit ressort (40) sollici- tant éLastiquement ledit étrier (10) radialement vers l'extérieur (F2 + F4 + F3 - F'4) pour assurer le main- tien en contact desdites surfaces de coulissement axial (16, 18).