Brevet FR2686956A1 — publié le 19930806

i La présente invention concerne un frein à disque, comprenant, d'une part, un étrier de frein, qui entoure le bord extérieur d'un disque de frein et des plaquettes de frein disposées de part et d'autre du disque de frein et qui est pourvu d'un dispositif hydraulique d'actionnement qui sert à appliquer les plaquettes de frein sur le disque de frein et qui comprend au moins un cylindre de frein et un piston de frein agencé de façon à pouvoir se déplacer axialement dans le cylindre de frein et, d'autre part, une bague élastique d'étanchéité qui est disposée dans une gorge annulaire de révolution ménagée à l'intérieur du cylindre de frein et qui, pour assurer l'étanchéité, prend appui sur une surface cylindrique extérieure du piston de frein en frottant sur cette surface, tandis que, dans sa zone voisine de la surface cylindrique du cylindre de frein, une paroi de la gorge annulaire, la plus proche de l'extrémité ouverte du cylindre et pratiquement perpendiculaire à l'axe du piston de frein, comporte un évidement de révolution dans lequel la bague d'étanchéité est enfoncée élastiquement par le piston de frein déplacé axialement lors de l'actionnement du frein. Un frein à disque du type générique considéré est connu par le document DE-A-3 241 164 Ce frein à disque connu comporte un dispositif hydraulique d'actionnement qui est constitué d'un cylindre de frein et d'un piston de frein disposé de façon à pouvoir coulisser axialement dans le cylindre de frein. L'étanchéité du piston de frein et du cylindre de frein l'un par rapport à l'autre est assurée au moyen d'une bague d'étanchéité qui est disposée dans une gorge annulaire de révolution ménagée à l'intérieur du cylindre de frein et qui, en vue d'assurer l'étanchéité, prend appui sur une surface cylindrique extérieure du piston de frein en frottant sur cette surface La bague d'étanchéité non seulement a pour rôle d'assurer l'étanchéité de la cavité du cylindre de frein, mais contribue aussi à l'établissement d'un espace libre entre les surfaces de frottement des plaquettes de frein et du disque de frein après l'actionnement du frein. Lors d'un actionnement du frein, le piston de frein est soumis à une pression hydraulique et se déplace donc selon la direction axiale de façon à faire saillie hors du cylindre de frein Lors d'un coulissement axial du piston de frein, la bague d'étanchéité prenant appui sur la surface cylindrique extérieure du piston de frein est déformée élastiquement sous l'effet du frottement entre la bague d'étanchéité et le piston de frein Lorsqu'alors la pression hydraulique est relâchée, la bague d'étanchéité revient à sa forme initiale et enfonce ainsi le piston de frein d'une S faible distance dans le cylindre de frein Une plaquette de frein prenant appui sur le piston de frein suit le coulissement axial du piston de frein, de sorte que sa surface de frottement se soulève du disque de frein et qu'il s'établit ainsi un espace libre. La valeur de l'espace libre qui s'établit dépend en général des particularités de la bague d'étanchéité et de la gorge annulaire qui reçoit cette dernière, notamment de la forme de leur section transversale Une autre relation de dépen- dance qui n'est pas souhaitée réside dans la pression hydraulique régnant dans le cylindre de frein pendant l'actionnement du frein Après chaque actionnement du frein, on est en général astreint à maintenir d'une manière permanente un espace libre constant restant identique, indépendamment de la pression hydraulique régnant alors Pour atteindre ce but, il a déjà été proposé pour la gorge annulaire un grand nombre de formes différentes en section transversale, mais aucune disposition ne s'est avérée valable d'une manière générale et efficace d'une manière fiable pour tous les cas d'application Dans le frein à disque connu par le document DE-A-3 241 164, il est par exemple prévu un épaulement dans la zone de transition entre l'une des parois de la gorge et la surface cylindrique du cylindre de frein. L'invention a pour but de perfectionner un frein à disque du type générique considéré, en ce qui concerne son comportement d'espace libre. A cet effet, l'invention a pour objet un frein à disque, du type considéré, caractérisé en ce que l'évidement comporte au moins trois surfaces tronconiques de révolution, adjacentes entre elles, dont la section transversale est constituée de segments de droite, les angles que ces segments de droite font avec l'axe du cylindre de frein croissant d'une manière monotone en allant de la surface voisine de la surface cylindrique à la surface voisine de la paroi de la gorge. Dans le même but, l'invention a aussi pour objet un frein à disque, du type considéré, caractérisé en ce que l'évidement comporte au moins trois surfaces de révolution, adjacentes entre elles et en forme de surfaces partielles de tore, dont la section transversale est constituée d'arcs de cercle, adjacents entre eux et de rayons différents, qui forment ensemble une ligne courbe convexe. En principe, les solutions conformes à l'invention consistent à pourvoir la forme de la gorge annulaire, dans la zone de transition entre une paroi de la gorge et la surface cylindrique du cylindre de frein, d'un évidement qui est constitué d'au moins trois zones partielles et dans lequel la bague d'étanchéité se déforme élasti- quement lors d'un actionnement du frein Les surfaces-limites de l'évidement qui sont réalisées conformément à l'invention permettent uniquement une déformation élastique de la bague d'étanchéité qui assure de manière permanente un parcours de recul identique et reproductible, indépendamment de la pression hydraulique appliquée. Dans un mode de réalisation avantageux de la gorge annulaire de l'invention dans le cas de la première solution comportant des surfaces tronco- niques, il peut être prévu trois surfaces, la première surface, adjacente à la surface du cylindre, faisant avec l'axe du cylindre de frein un angle compris entre 30 et 400, la deuxième surface faisant un angle compris entre 400 et 500 et la troisième surface faisant un angle compris entre 65 et 80 De préférence, le premier angle est égal à 30 , le deuxième angle est égal à 450 et le troisième angle est égal à 740. D'une manière avantageuse, une première distance entre le rayon du cylindre de frein et le rayon de l'arête commune à la première surface et à la deuxième surface peut être comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm, une deuxième distance avec l'arête commune à la deuxième surface et à la troisième surface peut être comprise entre 0,5 mm et 0,9 mm et une troisième distance avec l'arête commune à la troisième surface et à la paroi de la gorge peut être comprise entre 0,8 mm et 1,8 mm De préférence la première distance est égale à 0,3 mm, la deuxième distance est égale à 0,6 mm et la troisième distance est égale à 1,4 mm. Dans un autre mode de réalisation avantageux de la gorge annulaire de l'invention dans le cas de surfaces partielles de tore, il peut être prévu trois surfaces partielles de tore dont une première, adjacente à la surface du cylindre, a en section transversale un premier rayon d'arc de cercle compris entre 1 mm et 1,5 mm, une deuxième a un deuxième rayon d'arc de cercle compris entre 0,9 mm et 1,2 mm et une troisième a un troisième rayon d'arc de cercle compris entre 1,5 mm et 2 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente, en coupe, un schéma de principe d'un frein à disque conforme à l'invention, la figure 2 représente le détail A de la figure 1 portant sur la section transver- sale d'une gorge annulaire conforme à l'invention, la figure 3 représente, à plus grande échelle, le détail B de la figure 2 suivant une première forme de réalisation conforme à l'invention et la figure 4 représente, à plus grande échelle, le détail B de la figure 2 suivant une seconde forme de réalisation conforme à l'invention. Le frein à disque représenté à la figure 1 comprend un étrier de frein 1 qui entoure le bord extérieur d'un disque de frein 5 et deux plaquettes de frein 6, 7 disposées de part et d'autre du disque de frein L'étrier de frein comprend une première branche, réalisée sous la forme d'un cylindre de frein 2, et une seconde branche 3 qui prend directement appui sur la plaquette de frein 6 Un piston de frein 4 est disposé dans le cylindre de frein 2 de façon à pouvoir y coulisser axia- lement Par son extrémité faisant saillie hors du cylindre de frein 2, le piston de frein 4 prend appui sur la plaquette de frein 7 L'étanchéité du piston de frein 4 vis-à-vis du cylindre de frein 2 est assurée au moyen d'une bague élastique d'étanchéité 8. Cette bague d'étanchéité 8 est disposée dans une gorge annulaire de révolution 9 qui est ménagée à l'intérieur du cylindre de frein et qui est réalisée par saignée dans la surface cylindrique 10 de ce cylindre de frein 2 La gorge annulaire 9 est essentiellement constituée d'un fond de gorge 11, qui s'étend d'une manière inclinée par rapport à la surface 10 du cylindre, et de deux parois de gorge 12, 13 qui sont pratiquement perpendiculaires à l'axe du cylindre de frein Dans la zone de transition entre la surface 10 du cylindre et la paroi 12 de la gorge, il est prévu un évidement ou fraisage de révolution 14 dans lequel la bague d'étanchéité 8 est enfoncée élastiquement par le piston de frein 4 qui est déplacé axialement lors d'un actionnement du frein. La zone de l'évidement 14 est représentée à plus grande échelle aux figures 3 et 4 pour deux exemples différents de réalisation de l'invention La surface-limite de l'évidement 14 est constituée de trois surfaces tronconiques de révolution Fl, F 2, F 3, adjacentes entre elles, qui sont représentées à la figure 3 en coupe trans- versale sous la forme de segments de droite Les angles Wl, W 2, W 3 entre les surfaces Fl, F 2, F 3 et la surface 10 du cylindre croissent d'une manière monotone de l'angle Wl à l'angle W 3 en passant par l'angle W 2 La première surface Fl se termine par une arête circulaire de révolution 15 sur la surface 10 du cylindre et par une arête 16 sur la deuxième surface F 2 qui se termine elle-même par une arête 17 sur la troisième surface F 3 Cette troisième surface F 3 se raccorde enfin par une arête circulaire de révolution 18 à la paroi 12 de la gorge Dans l'exemple de réali- sation représenté, le premier angle Wl est égal à 300, le deuxième angle W 2 à 450 et le troisième angle W 3 à 740 Les trois distances radiales Ai, A 2, A 3 entre la surface 10 du cylindre et les différentes arêtes 16, 17, 18 sont égales, dans l'exemple de réalisation représenté, Ai à 0, 3 mm, A 2 à 0,6 mm et A 3 à 1,4 mm Les angles Wl, W 2, W 3 et distances Ai, A 2, A 3 indiqués ont été déterminés comme étant optimaux pour l'exemple de réalisation représenté. Dans le second exemple de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 4, l'évidement 14 est délimité par trois surfaces partielles de tore Ti, T 2, T 3. Dans la section transversale représentée, les surfaces partielles de tore T 1, T 2, T 3 apparaissent sous la forme d'arcs de cercle ayant des rayons R 1, R 2, R 3 différents. Les surfaces partielles de tore T 1, T 2, T 3 se raccordent entre elles d'une manière analogue aux surfaces F 1, F 2, F 3 de la figure 3 à la différence du fait que les lignes-limites 19, 20, 21, 22 qui entourent circulairement l'axe du cylindre ne se présentent pas sous la forme d'arêtes Dans le second exemple de réalisation, il s'est avéré comme optimal de donner au premier rayon d'arc de cercle R 1 une valeur située dans l'intervalle compris entre 1 mm et 1,5 mm, au deuxième rayon d'arc de cercle R 2 une valeur située dans l'intervalle compris entre 0,9 mm et 1,2 mm et au troisième rayon d'arc de cercle R 3 une valeur située dans l'intervalle compris entre 1,5 mm et 2 mm. REVENDICATIONS 1 Frein à disque, comprenant, d'une part, un étrier de frein, qui entoure le bord extérieur d'un disque de frein et des plaquettes de frein disposées de part et d'autre du disque de frein et qui est pourvu d'un dispositif hydraulique d'action- nement qui sert à appliquer les plaquettes de frein sur le disque de frein et qui comprend au moins un cylindre de frein et un piston de frein agencé de façon à pouvoir se déplacer axialement dans le cylindre de frein et, d'autre part, une bague élastique d'étanchéité qui est disposée dans une gorge annulaire de révolution ménagée à l'intérieur du cylindre de frein et qui, pour assurer l'étanchéité, prend appui sur une surface cylindrique extérieure du piston de frein en frottant sur cette surface, tandis que, dans sa zone voisine de la surface cylindrique du cylindre de frein, une paroi de la gorge annulaire, la plus proche de l'extrémité ouverte du cylindre et pratiquement perpendiculaire à l'axe du piston de frein, comporte un évidement de révolution dans lequel la bague d'étanchéité est enfoncée élasti- quement par le piston de frein déplacé axialement lors de l'actionnement du frein, caractérisé en ce que l'évidement ( 14) comporte au moins trois surfaces tronco- niques de révolution (Fl, F 2, F 3), adjacentes entre elles, dont la section transver- sale est constituée de segments de droite, les angles (Wl, W 2, W 3) que ces segments de droite font avec l'axe du cylindre de frein croissant d'une manière monotone en allant de la surface (Fl) voisine de la surface cylindrique ( 10) à la surface (F 3) voisine de la paroi ( 12) de la gorge. 2 Frein à disque suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu trois surfaces (Fl, F 2, F 3), la première surface (Fl), adjacente à la surface ( 10) du cylindre, faisant avec l'axe du cylindre de frein un angle (Wl) compris entre 300 et 400, la deuxième surface (F 2) faisant un angle (W 2) compris entre 400 et 50 et la troisième surface (F 3) faisant un angle (W 3) compris entre 650 et 800. 3 Frein à disque suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier angle (Wl) est égal à 300, le deuxième angle (W 2) est égal à 450 et le troisième angle (W 3) est égal à 74 . 4 Frein à disque suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une première distance (Ai) entre le rayon du cylindre de frein ( 2) et le rayon de l'arête ( 16) commune à la première surface (Fl) et à la deuxième surface (F 2) est comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm, une deuxième distance (A 2) avec l'arête ( 17) commune à la deuxième surface (F 2) et à la troisième surface (F 3) est comprise entre 0,5 mm et 0,9 mm et une troisième distance (A 3) avec l'arête ( 18) commune à la troisième surface (F 3) et à la paroi ( 12) de la gorge est comprise entre 0,8 mm et 1,8 mm. Frein à disque suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la première distance (Ai) est égale à 0,3 mm, la deuxième distance (A 2) est égale à 0,6 mm et la troisième distance (A 3) est égale à 1,4 mm. 6 Frein à disque, comprenant, d'une part, un étrier de frein, qui entoure le bord extérieur d'un disque de frein et des plaquettes de frein disposées de part et d'autre du disque de frein et qui est pourvu d'un dispositif hydraulique d'action- nement qui sert à appliquer les plaquettes de frein sur le disque de frein et qui comprend au moins un cylindre de frein et un piston de frein agencé de façon à pouvoir se déplacer axialement dans le cylindre de frein et, d'autre part, une bague élastique d'étanchéité qui est disposée dans une gorge annulaire de révolution ménagée à l'intérieur du cylindre de frein et qui, pour assurer l'étanchéité, prend appui sur une surface cylindrique extérieure du piston de frein en frottant sur cette surface, tandis que, dans sa zone voisine de la surface cylindrique du cylindre de frein, une paroi de la gorge annulaire, la plus proche de l'extrémité ouverte du cylindre et pratiquement perpendiculaire à l'axe du piston de frein, comporte un évidement de révolution dans lequel la bague d'étanchéité est enfoncée élasti- quement par le piston de frein déplacé axialement lors de l'actionnement du frein, caractérisé en ce que l'évidement ( 14) comporte au moins trois surfaces de révo- lution, adjacentes entre elles et en forme de surfaces partielles de tore (Tl, T 2, T 3), dont la section transversale est constituée d'arcs de cercle, adjacents entre eux et de rayons différents (Rl, R 2, R 3), qui forment ensemble une ligne courbe convexe. 8 Frein à disque suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu trois surfaces partielles de tore (Tl, T 2, T 3) dont une première (Tl), adjacente à la surface ( 10) du cylindre, a en section transversale un premier rayon d'arc de cercle (R 1) compris entre 1 mm et 1,5 mm, une deuxième (T 2) a un deuxième rayon d'arc de cercle (R 2) compris entre 0,9 mm et 1,2 mm et une troisième (T 3) a un troisième rayon d'arc de cercle (R 3) compris entre 1,5 mm et 2 mm.