Brevet FR2684731A1 — publié le 19930611

La présente invention concerne un frein à disque comportant un organe de pression disposé dans le guide d'un étrier de frein de façon à être déplaçable en direc- tion d'une mâchoire de frein et dans lequel est monté avec un jeu radial un élément de serrage qui, en dépas- sant,dans la position initiale de l'organe de serrage, de l'extrémité avant de celui-ci, dirigée vers la machoire de frein, s'appuie contre la mâchoire de frein et peut-âtre ramené dans l'organe de pression en opposition à l'action d'une force de rappel qui, lors d'un contact mutuel de l'élé- ment de serrage et de la mâchoire de frein, est plus petite que la force de serrage de l'organe de pression. Il est connu que les freins à disques peuvent produire, dans des processus de freinage, des bruits perturbateurs de sifflement ou de grincement d'un niveau sonore pouvant atteindre 80 d B. Des expériences ont montré que des bruits de ce genre pouvaient être empêchés ou réduits à un degré tel qu'ils soient de toute manière encore faiblement perceptibles par rapport aux bruits normaux de marche du véhicule. Cela est le cas pour autant que la mâchoire de frein sollicitée par un organe de pression, par exem- ple un piston de frein, soit maintenue appliquée contre les surfaces d'appui qui lui sont associées sur le suc- port du frein à disque guidant l'étrier de frein, ce qui modifie en correspondance le comportement d'oscilla- tion de la mâchoire de frein. Pour obtenir ce résultat, il est connu par exemple d'après la demande de brevet allemand DE-AS 47 634 de disposer dans un piston de frein, consti- tuant l'organe de pression, d'un frein à disque un élé- ment cylindrique de serrage, faisant saillie de ce pis- ton, s'appliquant contre la mâchoire de frein et qui est disposé dans le piston de frein de façon à pouv ir effectuer un libre mouvement limité perpendiculaire- ment à l'axe du piston. En outre, d'après la demande de brevet allemand DE-OS 20 22 699, il est connu un frein à disque dans lequel il est prévu comme élément de serrage une plaque constituée d'un métal ou d'une poudre métallique frittée, cette plaque étant fixée sur le côté de la mâchoire de frein qui est dirigé vers le piston de frein et étant fixée sur le piston de frein ou dans celui-ci en étant en prise avec la mâchoire de frein. Cette plaque assure la retenue d'un lubrifiant entre les surfaces mutuellement opposées de la mâchoire de frein et du piston de frein de façon à empêcher un frottement entre lesdites parties ou bien, lors de l'ap- plication d'une force de freinage, à permettre un mouve- ment transversal de la mâchoire de frein par rapport à l'axe du piston de frein. D'après la demande de brevet allemand DE-OS 22 700, il est connu, pour obtenir un mouvement trans- versal de la mâchoire de frein sollicitée, de disposer entre celle-ci et le piston de frein des organes roulants se présentant sous la forme de billes ou de rouleaux. Enfin d'après le modèle d'utilité allemand DE-GM 19 62 316, il est déjà connu un frein à disque ayant les particularités indiquées ci- dessus dans le premier paragraphe. L'élément de serrage constitue ici une pièce de pression de forme massive, constituée d'un matériau élastiquement déformable et par l'intermédiaire de la- quelle l'organe de pression formant un piston transmet initialement la force de freinage à la mâchoire de frein. Le diamètre de l'ouverture de piston recevant la pièce de pression est à cet égard plus grand que celui de la pièce de pression et correspond à la possibi- lité de déformation élastique de la pièce de pression On est ainsi assuré que, au début d'une opération de frei- nage, la pièce de pression soit poussée progressivement en association avec ou bien dans le piston jusqu'à ce que finalement le piston proprement dit s'applique par sa surface frontale contre la mâchoire de frein. On est ainsi assuré que, dans des processus de freinage, il ne se produise initialement pas de trans- mission directe de chaleur de la mâchoire de frein au piston et qu'ainsi le dispositif hydraulique actionnant le piston puisse être protégé contre une surchauffe. En outre le matériau élastique exerce un effet d'amor- tissement dans le cas d'une déformation ou d'un gauchis- sement du disque de frein. Les forces de freinage à transmettre initiale- ment nécessitent cependant pour la pièce de pression une résistance qui limite son élasticité de sorte que la mâchoire de frein sollicitée par la pièce de pression peut, au début d'un processus de freinage ou bien pour de petites forces de serrage, ne pas être entraînée par le disque de frein suffisamment pour venir s'appliquer finalement contre des surfaces correspondan- tes d'appui du support de frein en vue d'une réduction du bruit. Un objet de l'invention est de créer un disque de frein qui, en ayant une structure caractérisée par une simplicité technique, assure, déjà pour de petites forces de serrage, un entraînement correct de la mâchoire de frein pour une application contre le support de frein et également, à la fin d'un processus de freinage, le rappel de l'élément de serrage, coopérant avec la mâchoire de frein, dans sa position initiale dans l'organe de pression. Pour un disque de frein agencé conformément au premier paragraphe, ce problème est résolu selon l'invention en ce que l'élément de serrage est un anneau, qui est appuyé contre un ressort métallique monté dans l'organe de pression. L'application d'un organe d'appui, formant un anneau radialement mobile, contre un ressort métalli- que monté dans l'organe de pression offre l'avantage que, déjà pour de petites forces de serrage et'par consé- quent immédiatement lors d'une sollicitation de l'organe de pression, il se produit une réduction efficace des bruits de sifflement et de grincement par le fait que, déjà pour un faible frottement entre la mâchoire de frein et le disque de frein, la mâchoire de frein sera entraînée, en même temps que l'élément de serrage de forme annulaire, par rapport à l'organe de pression, avec déformation correspondante du ressort métallique dans la direction circonférentielle du disque de frein jusqu'à sa butée contre le support de frein. L'agencement et l'appui de l'élément de serrage conformément à l'invention permettent d'obtenir ainsi un système réagissant de façon sensible lors d'une appli- cation contre la mâchoire de frein, de sorte que l'élé- ment de serrage de forme annulaire peut, dans la position initiale de la mâchoire de frein, être maintenu en con- tact avec celle-ci au moyen d'une force de serrage défi- nie et en outre, du fait que l'organe de soutien s'appli- que seulement avec une forme annulaire contre la mâchoire de frein, l'échauffement de l'organe de pression lors de processus de freinage peut être maintenu à un faible degré. L'invention est applicable à tous les types de freins à disques et elle présente à cet égard les autres particularités avantageuses suivantes: L'anneau constituant l'élément de serrage a une section en forme de U et le ressort métallique est un ressort hélicoïdal s'accrochant par une spire extrême dans le profil en U de l'anneau. L'anneau comporte un épaulement annulaire ex- térieur (collerette d'appui) s'accrochant en arrière d'un épaulement annulaire intérieur ( surface frontale annualire) de l'organe de pression. L'épaulement annulaire intérieur de l'organe de pression est constitué par une bague de butée emman- chée dans son extrémité frontale. Le dépassement de l'anneau au-dessus de l'extré- mité avant de l'organe de pression est réglable. Le ressort hélicoïdal est déplaçable dans l'or- gane de pression parallèlement à l'axe du disque de frein. Le ressort métallique est agencé comme un four- reau élastiquement flexible aussi bien radialement qu'a- xialement et l'anneau est agencé comme un anneau à épau- lement s'appuyant contre l'extrémité frontale extérieure du fourreau élastique. Le fourreau élastique comporte des évidements en forme de fente, espacés angulairement l'un de l'autre, s'étendant le long de génératrices et dont les bords sont ouverts à l'extrémité frontale de fourreau qui est opposée à l'organe de pression. Les branches de fourreau situées entre les évidements en forme de fentes comportent une partie extrême incurvée vers l'extérieur et les parties extrêmes de branches s'accrochent en arrière d'une partie biseautée de paroi d'un évidement de l'organe de pression. En dehors d'un frein à disque conforme au modèle d'utilité allemand DE- GM 19 62 316, sur lequel est basée l'invention, il est également connu d'après la demande de brevet allemand DE-OS 39 16 741 un frein à disque dont l'organe de pression en forme de piston comporte déjà un élément de serrage qui est monté dans son extré- mité avant et qui, d'une manière analogue à la structure conforme à l'invention, est disposé dans celui-ci avec possibilité de mouvement radial et peut ensuite, après le desserrage du frein à disque et indépendamment de sa distance de mouvement transversal, être ramené cons- tamment et correctement dans sa position centrale ou initiale. L'élément de serrage constitue à cet égard une plaque de pression qui est déplaçable à l'intérieur de l'organe de pression sur une plaque de glissement montée dans ce dernier et qui oppose à la plaque de pression une faible résistance de frottement. Le rappel de la plaque de pression est assuré au moyen d'un dispositif de rappel compliqué, qui comporte un poussoir disposé coaxialement dans le piston de frein, qui traverse par une de ses extrémités la plaque de glissement avec espacement radial et qui est maintenu dans la plaque de pression. L'autre extrémité du poussoir comporte une collerette contre laquelle s'appuie un ressort de pres- sion précontraint, entourant le poussoir et s'appliquant contre une bague filetée montée dans le piston de frein. Dans la phase initiale de transmission d'une force de freinage par le piston de frein à la mâchoire de frein, il se produit, lors de l'entrée en prise de la mâchoire de frein avec le disque de frein, un déplace- ment radial de la plaque de pression à l'intérieur du piston de frein Cela provoque un basculement du pous- soir, avec une autre précontrainte unilatérale du res- sort de pression Celui-ci a constamment tendance à ramener le poussoir par pivotement dans sa position initiale Lors d'un desserrage du frein, il se produit pour cette raison, sous l'effet de la force élastique de rappel exercée par le mouvement de basculement du poussoir, un mouvement de retour de la plaque de pres- sion dans sa position initiale, o le poussoir prend à nouveau sa position coaxiale par rapport à l'axe du piston En dehors de sa conception coûteuse, cette struc- ture nécessite des opérations de montage compliquées. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un disque de frein, comportant comme organe de pression un piston de frein actionné hydrauliquement et dans lequel est intégré un élément de serrage dans une premiè- re forme de réalisation, la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale et en perspective du piston de frein de la Figure 1, la Figure 3 représente une variante de construction d'un piston de frein conforme à la Figure 2, la Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un piston de frein, comportant un second exemple de réali- sation d'un élément de serrage. La partie, représentée sur la Figure 1, d'un frein à disque comporte un disque de frein 10, dont les deux surfaces de freinage 12 et 14, constituées par ses surfaces frontales, sont respectivement associées à une mâchoire de frein 16, la mâchoire qui est seulement représentée étant celle qui peut être appliquée contre le disque de frein 10 par un organe de pression pouvant être commandé. L'organe de pression constitue, dans l'exemple de réalisation représenté, d'une manière connue par exemple un piston de frein 24, qui est guidé dans un alésage cylindrique 18 d'un étrier de frein 22 lui-même guidé sur un support de frein, non représenté pour sim- plifier le dessin, parallèlement à l'axe 20 du disque de frein. Dans l'étrier de frein 22, deux mâchoires de frein 16 sont maintenues, avec leur plaque 28 portant une garniture de frein 26, de façon à pouvoir se déplacer en translation aussi bien axialement qu'angulairement par rapport au disque. Les plaques de support 28 des mâchoires de frein 16 sont disposées d'une manière connue avec un jeu latéral respectivement entre des surfaces de butée du support de frein, comme cela est connu par exemple d'après le document DE 35 40 810 Cl, Figures 1 et 2. Le piston de frein 24 est agencé en forme de pot et il est ouvert sur son côté frontal dirigé vers la plaque de support 28 Dans cette extrémité frontale du piston est engagé un élément de serrage 30 pouvant coulisser axialement et qui, dans sa position initiale, dépasse légèrement de la surface frontale 32 du piston. L'élément de serrage 30 constitue avantageusement un anneau de serrage comportant une surface frontale exté- rieure plate 34, qui est appuyée contre la spire extrême extérieure 36 d'un ressort hélicoïdal 38 monté dans le piston de frein 24 Ce ressort a tendance à maintenir constamment le dépassement de l'élément ou anneau de serrage 30 par rapport à la surface frontale extérieure 32 du piston de frein Ce dépassement de l'anneau est avantageusement réglable et il devrait être compris entre 0,01 mm et 0,1 mm Une valeur de dépassement très judicieuse est comprise entre 0,01 mm et 0,02 mm. Pour maintenir le dépassement de l'anneau, il est prévu par exemple un élément de butée monté dans l'extrémité frontale ouverte du piston, de préférence sous la forme d'une bague de butée 40, qui ne fait pas saillie de la surface frontale extérieure 32 du piston. Cette bague est associée à une partie de soutien formée sur l'anneau de serrage 30, de préférence sous la forme d'une collerette de soutien 42, qui s'appuie contre la surface frontale intérieure 44 de l'anneau La colle- rette de soutien 42 est alors formée sur la branche extérieure 48 du profil en U. Pour le dimensionnement du dépassement annulaire, la bague de butée 40 est emmanchée sur une distance définie dans l'évidement 46 du piston En variante, la bague de butée 40 peut également être réglable axiale- ment d'une manière appropriée et être fixée dans le piston de frein 24. Une autre structure utilisable avantageusement est représentée sur la Figure 3 Pour le réglage du dépassement annulaire, le ressort hélicoïdal 38 est disposé dans ce cas dans le piston de frein 24 de façon à pouvoir être réglé axialement et fixé en position. Dans ce but, le ressort hélicoïdal 38 est fixé sur une plaque de réglage 35, qui est montée sur le filetage d'une vis de réglage 39 pouvant être vissée dans le fond 37 du piston. Pour obtenir d'une manière simple une liaison avec centrage automatique de l'élément de serrage 30 et du ressort hélicoïdal 38, l'anneau de serrage 30 comporte une section profilée en forme de U et dans laquelle s'engage la spire extrême 36 du ressort héli- coidal 38. Lors de l'actionnement du frein à disque, il se produit au cours du mouvement du piston de frein 24 une application de la surface frontale extérieure 34 de l'anneau de serrage 30 contre la plaque 28 de support de la mâchoire de frein 16 A partir de cet instant de contact mutuel entre l'anneau de serrage et la plaque de support 28, initialement une petite force de serrage, transmise seulement par l'intermédiaire du ressort hélicoïdal 38 à l'anneau de serrage 30, est appliquée à la mâchoire de frein 16 de sorte que, sous l'effet de l'accrochage ainsi établi entre le disque de frein 10 et la garniture de frein 26, la mâchoire de frein 16 est entraînée par le disque de frein 10 et peut glisser rapidement contre les surfaces correspondantes de butée du support de frein En consé- quence, avant l'entrée en contact du piston de frein 24 avec la mâchoire de frein 16, le comportement d'oscil- lation de la garniture de frein 26, et également de sa plaque de support 28, est modifié de telle sorte que les bruits de freinage sont éliminés au moins dans une large mesure. Du fait du faible dépassement de 1 ' anneau par rapport à la surface frontale 32 du piston de frein, la pression de freinage peut être établie après l'appli- cation de la mâchoire de frein 16 contre les surfaces de butée du support de frein. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 4, il est prévu comme ressort servant à soutenir axiale- ment en souplesse l'élément de serrage 30 de forme annu- laire, un fourreau 48 formant ressort et ayant une élas- ticité correspondante aussi bien radialement qu'axiale- ment Ce fourreau comporte des évidements 50 en forme de fente, espacés angulairement les uns des autres, s'étendant le long de génératrices et dont les bords sont ouverts à l'extrémité frontale du fourreau qui est opposée à la mâchoire de frein Dans cette forme de réalisation, l'élément de serrage 30 constitue un anneau d'épaulement 58 s'accrochant extérieurement sur le fourreau formant ressort 48 et reposant sur sa surface frontale 56 Cet anneau est librement mobile, c'est-à- dire qu'il peut flotter radialement par rapport au piston de frein 24 et pénétrer dans celui-ci. La mobilité est obtenue d'une part au moyen d'un biseau arrière particulier 60, situé du côté du fond de piston dans la zone de l'évidement 46 et dans lequel s'engagent des extrémités de branches 541 incur- vées vers l'extérieur D'autre part, le corps de fourreau 52 est fendu à cet effet en 62 dans une direction axiale et il est élargi radialement en correspondance. Les structures décrites ci-dessus permettent d'obtenir, en plus d'un agencement caractérisé par peu de composants et d'un montage simple, l'avantage que, après un processus de freinage et également en cas de variations du sens de rotation, l'élément de serrage reprend automatiquement sa position centrale dans le piston de frein, sous l'effet d'un mouvement de rappel du ressort hélicoïdal 38 ou du fourreau élastique 48, c'est-à-dire qu'il prend une position de centrage par rapport au piston de frein 24. REVENDICATIONS 1 Frein à disque, comportant un organe de pres- sion disposé dans le guide d'un étrier de frein de façon à être déplaçable en direction d'une mâchoire de frein et dans lequel est monté avec un jeu radial un élé- ment de serrage qui, en dépassant,dans la position ini- tiale de l'organe de serrage, de l'extrémité avant de celui- ci, dirigée vers la machoire de frein, s'appuie contre la mâ- choire de frein et peut être ramené dans l'organe de pression en opposition a l'action d'une force ae rappel qui, lors d'un contact mutuel de l'élément de serrage et de la mâchoire de frein, est plus petite que la force de serrage de l'organe de pression, carac- térisé en ce que l'élément de serrage est un anneau ( 30; 58), qui est appuyé contre un ressort métallique ( 38, 48) monté dans l'organe de pression ( 24). 2 Frein à disque selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'anneau ( 30) a une section en forme de U et en ce que le ressort métallique ( 38) est un ressort hélicoïdal s'accrochant par une spire extrême ( 36) dans le profil en U de l'anneau. 3 Frein à disque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau ( 30) comporte un épaulement annulaire extérieur (collerette d'appui 42) s'accrochant en arrière d'un épaulement annulaire intérieur (surface frontale annulaire 44) de l'organe de pression ( 24). 4 Frein à disque selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'épaulement annulaire intérieur ( 44) de l'organe de pression ( 24) est constitué par une bague de butée ( 40) emmanchée dans son extrémité frontale. Frein à disque selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dépassement de l'anneau ( 30) au-dessus de l'extrémité avant de l'organe de pres- sion ( 24) est réglable. 6 Frein à disque selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le ressort hélicoïdal ( 38) est déplaça- ble dans l'organe de pression ( 24) parallèlement à l'axe du disque de frein. 7 Frein à disque selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le ressort métallique ( 48) est agencé comme un fourreau élastiquement flexible aussi bien radialement qu'axialement et l'anneau est agencé comme un anneau à épaulement ( 58) s'appuyant contre l'extrémité frontale extérieure du fourreau élastique. 8 Frein à disque selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le fourreau élastique ( 48) comporte des évidements ( 50) en forme de fente, espacés angulai- rement l'un de l'autre, s'étendant le long de généra- trices et dont les bords sont ouverts à l'extrémité frontale de fourreau opposée à l'organe de pression ( 24). 9 Frein à disque selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les branches ( 54) du fourreau qui sont situées entre les évidements ( 50) en forme de fente comportent une partie extrême ( 54 ') dirigée vers l'ex- térieur et en ce que les parties extrêmes de branches ( 54 ') s'accro- chent en arrière d'une partie biseautée de paroi ( 60) d'un évidement ( 46) de l'organe de pression ( 24)6