Brevet FR2631405A1 — publié le 19891117

- 1 - 2631405 FREIN A DISQUE ET SYSTEME DE SUPPORT POUR UN TEL FREIN. L'invention se rapporte à un frein à disque pour véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un frein à disque comportant un organe de support de couple auquel sont associés des moyens d'actionnement susceptibles de solliciter au moins un élément de friction contre un disque tournant, ledit organe support de couple étant muni d'un premier alésage situé en entrée de couple et d'un second alésage situé en sortie de couple lui permettant de coulisser respectivement sur une première colonnette située en entrée de couple et sur une deuxième colonnette située en sortie de couple, dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan du disque tournant, ces colonnettes étant solidaires d'un support fixe. Dans ce type de freins, il est nécessaire que l'organe de support de couple soit mobile sur un support fixe dans une direction perpendiculaire au plan du disque tournant pour tenir compte de l'usure des éléments de friction, le moyen d'actionnement ayant alors une course augmentée d'une valeur représentant l'usure du ou des éléments de friction. La mobilité désirée de l'organe de support de couple par rapport aux colonnettes impose de prévoir un certain jeu entre ces pièces, en tenant compte des légers défauts de parallélisme des colonnettes toujours possibles lors du montage du frein sur un support fixe associé à une partie fixe du véhicule. Il en résulte l'inconvénient de permettre à l'organe de support de couple un mouvement de rotation autour d'un axe parallèle au plan du disque tournant lorsque le frein est actionné. Il s'ensuit que l'usure des éléments de friction n'est pas homogène puisqu'ils sont appelés à travailler la majeure partie du temps dans le même sens, c'est à dire lorsque le véhicule automobile progresse en marche avant et sollicite, lors d'un freinage, l'organe de support de couple dans un sens préférentiel. C'est ainsi que l'on observe, dans un 2 2- - 2 - 2631405 plan parallèle à l'axe du disque tournant et contenant l'axe des moyens d'actionnement, une usure des éléments de friction en biseau ce qui est préjudiciable à leur durée de vie. Lorsque le véhicule progresse en marche arrière et que le conducteur freine, les conditions de travail sont inversées, et d'influence négligeable, car beaucoup moins fréquentes. Différentes solutions ont déjà été apportées à ce problème, sans toutefois apporter entière satisfaction. C'est ainsi que par exemple le brevet américain n 4 265 340 propose d'interposer entre les colonnettes et les alésages de l'organe de support de couple qui reçoivent ces colonnettes des manchons de matériau élastique destinés à améliorer le glissement de l'organe de support de couple sur les colonnettes, mais qui permettent encore un mouvement de rotation de l'ensemble du frein par rapport aux colonnettes. Afin de remédier aux inconvénients mentionnés plus haut, la présente invention propose un frein à disque comportant un organe support de couple auquel sont associés des moyens d'actionnement susceptibles de solliciter au moins un élément de friction contre un disque tournant, ledit organe support de couple étant muni d'un premier alésage situé en entrée de couple et d'un second alésage situé en sortie de couple lui permettant de coulisser respectivement sur une première colonnette située en entrée de couple et sur une seconde colonnette située en sortie de couple dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan du disque tournant, ces colonnettes étant solidaires d'un support fixe, caractérisé en ce que le guidage de l'organe support de couple sur la première colonnette est différent du guidage de cet organe support de couple sur la deuxième colonnette. Dans un premier mode de réalisation, les longueurs de guidage de l'organe support de couple sur la première colonnette et sur la seconde colonnette, respectivement L et 1, sont différentes. Dans un second mode de réalisation les jeux laissés entre la première colonnette et le premier alésage d'une part, et entre la seconde colonnette et le second alésage d'autre part, respectivement JE et JS, sont différents. -3 2- -- 3 - 2631405 La présente invention permet ainsi de minimiser la rotation de l'organe de support de couple par rapport aux colonnettes tout en le laissant libre en translation sur celles-ci, et donc de mieux répartir l'usure des éléments de friction, leur -assurant ainsi une meilleure efficacité pendant une durée de vie plus longue. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 représente une vue de face d'un frein à disque réalisé conformément a l'invention, la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3.3 de la figure 1, la figure 4 illustre un premier mode de réalisation et la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation. Sur les figures 1 à 3 on a représenté à titre d'exemple un frein à disque comportant un étrier 10 monté coulissant par l'intermédiaire de deux colonnettes 12 et 14 sur un support fixe 16 prévu pour être associé a une partie fixe du véhicule (non représenté). L'étrier 10 chevauche un disque tournant 18 prévu pour être associé à la roue du véhicule. l'étrier 10 comporte une ouverture 20 dans sa partie chevauchant le disque et joue le rôle d'organe support de couple pour deux éléments de friction 22 et 24. L'élément de friction 22 est actionné directement par le piston 26 d'un moteur de frein 28 associé à l'étrier 10, tandis que l'élément de friction 24 est associé à la partie de réaction 29 de l'étrier 10 de telle sorte qu'il soit appliqué par réaction contre le disque lors de la mise en oeuvre du moteur de frein 28, ce dernier formant les dits moyens d'actionnement. Lorsque le véhicule progresse en marche avant et que le conducteur freine, le piston 26 vient appliquer l'élément de friction 22 sur le disque 18, et l'élément de réaction 29 vient appliquer l'élément de friction 24 sur l'autre face du disque 18. L'étrier tend par conséquent à être entraîné par le disque, ce dernier étant décalé par rapport aux colonnettes, si on regarde la figure 2. Il s'ensuit que l'ensemble est soumis à un couple de torsion dans un plan -4 2- parallèle a l'axe du disque et adopte une certaine position d'équilibre. Pour remédier à ces inconvénients, à savoir diminuer la rotation de l'étrier lorsque celui-ci est soumis à un couple de torsion, tout en permettant un montage normal du frein sur un support fixe du véhicule, l'invention prévoit de rendre le système asymétrique par construction, contrairement à ce qu'enseigne l'art antérieur pour ce type de frein à disque o l'on ne trouve qu'une totale symétrie entre les parties situées en entree de couple et les parties situées en sortie de couple. Plus précisément, selon l'invention, on prévoit un guidage de l'étrier sur la colonnette en entrée de couple différent de celui de cet étrier sur la colonnette en sortie de couple. On rappellera que l'on appelle communément dans la technique "entrée de couple" la partie de frein qui est rencontrée la première par le disque lors de sa rotation, et "sortie de couple" la partie de frein qui est quittée par le disque lors de sa rotation. Ainsi, sur les figures 4 et 5, le disque 18 tournant dans le sens de la flèche F, la colonnette 12 est située en entrée de couple et la colonnette 14 est située en sortie de couple. On rappellera également qu'un guidage d'une pièce sur une autre varie en fonction de divers paramètres indépendants, tels que la longueur sur laquelle ce guidage est effectué, le jeu laissé entre les pièces, etc... On peut ainsi obtenir des guidages différents pour une longueur de guidage donnée si on prévoit des jeux différents, ou encore pour des longueurs de guidage différentes avec des jeux identiques. On appellera donc par la suite "guidage" le fait de permettre à une pièce, par exemple un étrier,. de se déplacer relativement à une ou plusieurs autres, par exemple des colonnettes, sur une certaine longueur et/ou avec un certain jeu. La figure 4 représente un premier mode de réalisation de l'invention. On y retrouve les mêmes éléments que décrits précédemment affectés des mêmes repères numériques. L'asymétrie proposée par l'invention réside dans le guidage de l'étrier 10 sur les colonrnttes 12 et 14. Alors que traditionnellement les longueurs de guidage sur les - 5- 2631405 colonnettes étaient toujours identiques en entrée de couple et en sortie de couple, l'invention préconise de rendre ces longueurs de guidage inégales. Plus précisément, l'invention prévoit que la longueur de guidage 1 de l'étrier 10 sur la colonnette 14 située en sortie de couple soit notablement inférieure a la longueur de guidage L de l'étrier 10 sur la colonnette 12 située en entrée de couple. C'est ainsi que le guidage de l'étrier 10 sur la colonnette 12 est réalisé sur toute la longueur L de l'alésage 32 pratiqué dans la partie en entrée de couple de l'étrier 10, alors qu'il n'est réalisé que sur une partie 1 de la longueur de l'alésage 34 pratiqué dans la partie en sortie de couple de l'étrier 10. On voit sur la figure 4 que l'on n'utilise qu'une partie de la longueur de l'alésage 34 au moyen d'une colonnette 14 possédant sur une longueur 1 de son axe une partie 15 de diamètre d4 légèrement supérieur au diamètre d3 du reste de la colonnette. De cette façon le guidage de l'étrier 10 en translation perpendiculairement au plan du disque 18 est assuré normalement sur la colonnette 12 et sur la partie 15 de la colonnette 14. Un autre mode de réalisation d'une longueur de guidage en sortie de couple inférieure à la longueur de guidage en entrée de couple est illustrée sur la figure 5. Le guidage est ici réalisé sur une longueur 1 de l'alésage de sortie de couple de l'étrier 10 de diamètre D3 inférieur au diamètre D4 du reste de cet alésage, la colonnette 14 étant cylindrique. Ce dernier mode de réalisation présente comme avantage supplémentaire le fait qu'on utilise deux colonnettes identiques, évitant ainsi toute source d'erreur lors du montage ou de l'entretien du frein. Il est a noter, en comparant les figures 4 et 5, que l'endroit o le guidage est réalisé n'est pas identique dans les 2 cas, bien que les résultats obtenus soient sensiblement identiques. Il a cependant été estimé préférable de réaliser le guidage de l'étrier 10 sur la colonnette 14 de sortie de couple le plus près possible de l'extrémité de celle-ci qui est solidaire du support fixe 16, c'est à dire selon le mode de réalisation illustré figure 5. - 6 - 2631405 Il est bien évident que l'on peut, comme il est couramment pratiqué dans la technique, réaliser des rainures ou sillons 33 dans l'alésage 32 en entrée de couple pour faciliter le passage d'un fluide lubrifiant. Ces rainures sont inutiles sur l'alésage 34 puisque la longueur de guidage y est réduite. A titre d'exemple numérique, il a été trouvé qu'un rapport entre les longueurs de guidage en entrée et en sortie de couple L/1 compris entre 1, 5 et 4 donnait les meilleurs résultats, sans que ces valeurs soient critiques. Par exemple, pour une valeur L de 27,6 mm, on pourra choisir une longueur 1 comprise entre 7 et 18 mm. L'asymétrie proposée par l'invention peut résider aussi dans le fait que les jeux entre les colonnettes 12 et 14 et les alésages 32 et 34 respectivement sont différents. Alors que dans l'art antérieur ils sont identiques, l'invention prévoit que le jeu entre la colonnette 14 (ou sa partie 15) et l'alésage 34 en sortie de couple soit supérieur au jeu entre la colonnette 12 et l'alésage 32 en entrée de couple. Cette disposition permet de tirer le maximum de profit de la disposition précédente (o les longueurs de guidage sont inégales). En effet, le guidage de l'étrier 10 sur une longueur L maximum avec un jeu assez faible sur la colonnette 12 en entrée de couple permet à cet étrier d'effectuer son mouvement de translation pour tenir compte de l'usure des éléments de friction en diminuant-la rotation du frein, ce qui diminue également les inconvénients de l'art antérieur mentionnés dans le préambule de la présente description, tandis que le guidage de l'étrier 10 sur une longueur 1 réduite avec un jeu un peu plus important sur la colonnette 14 en sortie de couple permet à cet étrier d'être monté sur cette colonnette conjointement avec la colonnette d'entrée de couple, malgré les défauts de parallélisme pouvant exister au montage entre ces colonnettes. A titre d'exemple numérique, il a été trouvé que le rapport entre le jeu moyen JS entre la colonnette 14 et l'alésage 34 en sortie de couple et le jeu moyen JE entre la colonnette 12 et l'alésage 32 en entrée de couple JS/JE devait être voisin de 2, sans que cette valeur soit impérative. On peut avoir par exemple: - en entrée de couple, JE = 0,0425 nmm - 7 26314l5 - en sortie de couple, JS = 0,1025 mm Les deux modes de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits & titre d'exemples non limitatifs, peuvent être facilement modifies ou combinés ensemble sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. Par exemple la surface de guidage dans l'alésage de sortie de couple peut occuper n'importe quelle position à l'intérieur de cet alésage. De même, on peut prévoir que la longueur de guidage de l'étrier sur la colonnette en sortie de couple soit supérieure à la longueur de guidage de l'étrier sur la colonnette en entrée de couple, et que le jeu entre l'alésage et la colonnette en sortie de couple soit inférieur au jeu entre l'alésage et la colonnette en entrée de couple. - 8 - 2631405 REVENDICATIONS 1. Frein & disque comportant un organe support de couple (10) auquel sont associés des moyens d'actionnement (26,28) susceptibles de solliciter au moins un élément de friction (22,24) contre un disque tournant (18), ledit organe support de couple étant muni d'un premier alésage (32) situé en entrée de couple et d'un second alésage (34) situe en sortie de couple lui permettant de coulisser respectivement sur une première colonnette (12) située en entrée de couple et sur une seconde colonnette (14) située en sortie de couple dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan du disque tournant, ces colonnettes étant solidaires d'un support fixe (16), caracterisé en ce que le guidage de l'organe support de couple sur la première colonnette est différent du guidage de cet organe support de couple sur la deuxième colonnette. 2. Frein à disque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les longueurs de guidage de l'organe support de couple (10) sur la première colonnette (12) et sur la seconde colonnette (14), respectivement L et 1, sont différentes. 3. Frein à disque selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les jeux laissés entre la première colonnette (12) et le premier alésage (32) d'une part, et entre la seconde colonnette (14) et le second alésage (34) d'autre part, respectivement JE et JS, sont différents. 4. Frein a disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la longueur L de guidage de l'organe support de couple (10) sur la première colonnette (12) est supérieure à la longueur de guidage 1 de l'organe support de couple (10) sur la deuxième colonnette (14). 5. Frein à disque selon la revendication 4 caractérisé en ce que le guidage de l'organe support de couple (10) sur la deuxième colonnette (14) est réalisé sur une longueur 1 correspondant à une partie (15) de cette colonnette ayant un diamètre (d4) légèrement supérieur à celui (d3) de l'autre partie de la colonnette. 6. Frein à disque selon la revendication 4 caractérisé en - 9 - 2631405 ce que le guidage de l'organe support de couple (10) sur la deuxième colonnette (14) est réalisé sur une longueur 1 correspondant à une partie du second alésage possédant un diamètre D3 légèrement inférieur à celui D4 de l'autre partie de cet alésage. 7. Frein & disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le guidage de l'organe support de couple (10) sur la deuxième colonnette (14) est réalisé du côté de l'extrémité de celle-ci qui est solidaire du support fixe 16. 8. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le jeu laissé entre la première colonnette (12) et le premier alésage (32) est inférieur au jeu laissé entre la deuxième colonnette (14) et le deuxième alésage (34). 9. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les diamètres (D1,D2,D3) des premier et deuxième alésages sont identiques tandis que les diamètres (dl,d2,d3) des première et deuxième colonnettes sont différentes. 10. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les diamètres (D1,D2,D3) des premier et deuxième alésages sont différents tandis que les diamètres idl,d2,d3) des première et deuxième colonnettes sont identiques. 11. Colonnette de support pour frein à disque selon la revendication 3, caractérisee en ce qu'elle comporte une partie de longueur 1 de diamètre (d4) légèrement supérieur à celui (d3) de l'autre partie, l'organe support de couple (10) coulissant sur cette partie de longueur 1.