Brevet FR2704035A1 — publié le 19941021

ENSEMBLE D'UN ELEMENT DE FRICTION EQUIPE D'UN RESSORT POUR FREIN A DISQUE La présente invention concerne les éléments de friction pour frein à disque, en particulier pour équiper des véhicules automobiles, et plus particulièrement un ensemble composé d'un élément de friction équipé d'un ressort. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble d'un élément de friction équipé d'un ressort anti-bruit, l'élément de friction comprenant une plaque porte-garniture destinée à coopérer en ancrage et à coulissement avec des surfaces de guidage formées sur un organe support de couple d'un frein à disque au moyen d'encoches formées dans les bords latéraux de la plaque porte-garniture, le frein à disque comportant des moyens d'actionnement susceptibles de solliciter l'élément de friction contre un disque tournant, la plaque porte-garniture comportant sur un bord latéral extérieur au niveau d'au moins une des encoches une ouverture de montage du ressort anti-bruit coopérant avec la plaque porte-garniture et l'organe support de couple en direction radiale. De tels ensembles sont connus, par exemple des documents EP-A-O 080 949 ou EP-A-O 112 749. Le ressort anti-bruit sollicite en direction sensiblement radiale (par rapport à l'axe du disque de frein) la plaque porte-garniture relativement à l'organe support de couple pour éviter les vibrations de l'élément de friction, génératrices de bruits de claquement et pouvant occasionner un matage des surfaces d'ancrage et de coulissement. Cependant, il peut arriver, après une action de freinage, que l'élément de friction reste au voisinage immédiat du disque de frein. Un très léger voile de ce dernier le mettra alors périodiquement en contact entre l'élément de friction, causant ainsi des bruits de frottement et une usure prématurée et inégale de l'élément de friction, ainsi qu'un couple, appelé couple résiduel, ralentissant de façon non désirée la rotation de la roue associée au disque de frein. L'invention a par conséquent pour but de remédier à cet inconvénient. Dans ce but, l'invention prévoit qu'un organe élastique coopère avec la plaque porte-garniture et l'organe support de couple pour solliciter en direction axiale la plaque porte-garniture en éloignement du disque tournant. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques et avantages ressortiront clairement de la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 représente une vue de face, du côté intérieur, d'un frein à disque pourvu d'ensembles d'éléments de friction réalisés selon l'invention - La Figure 2 est une vue de dessus de frein à disque de la Figure 1, en position de repos - La Figure 3 est une vue de dessus de frein à disque de la Figure 1, lors d'une action de freinage - La Figure 4 est une vue analogue à celle de la Figure 2, le frein à disque étant pourvu d'ensembles d'éléments de friction réalisés selon une variante de l'invention ; - La Figure 5 est une vue de face montrant un élément de friction pour le frein à disque de la Figure 1 - La Figure 6 est une vue en perspective d'un ressort utilisé sur l'élément de friction représenté sur les Figures 1, 2, 3 et 5 - La Figure 7 est une vue en perspective d'un ressort utilisé sur l'élément de friction représenté sur la Figure 4 ; et - La Figure 8 est une vue en perspective d'une variante des ressorts représentés sur les Figures 6 et 7. On a représenté sur les Figures 1 à 4 un frein à disque auquel s'appliquent les ensembles d'éléments de friction selon l'invention. Ce frein est du type comportant un étrier 10 monté coulissant par l'intermédiaire de deux colonnettes axiales 12 et 14 sur un support fixe schématisé en 16, prévu pour être associé à une partie stationnaire du véhicule (non représentée). L'étrier 10 chevauche un disque tournant 18 prévu pour être associé à une roue du véhicule. L'étrier 10 comporte, dans sa partie chevauchant le disque 18, une ouverture 20 délimitée par des bords latéraux s'étendant axialement et joue le rôle d'organe support de couple pour deux éléments de friction 22 et 24. L'élément de friction intérieur 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 extérieur 24 est associé à la partie de réaction 30 de l'étrier 10 de telle sorte qu'il soit appliqué par réaction contre le disque 18 lors de la mise en oeuvre du moteur de frein 28. Les éléments de friction 22 et 24 sont reçus en ancrage et à coulissement sur les bords circonférentiellement espacés 32 et 34 de l'ouverture 20. Le bord 32 comporte un logement 35 pour une clavette axiale 36 verrouillée au moyen d'une épingle 37. Cette clavette 36 permet l'extraction radiale des éléments de friction 22 et 24 lorsque cette clavette est retirée axialement du frein. Comme le montre plus particulièrement la Figure 5, chacun des éléments de friction 22 et 24 comporte une plaque porte-garniture 38 sur laquelle est fixée une garniture de friction 40 par exemple par collage. Outre des encoches en forme de V 42 et 44 formées sur les bords radiaux circonférentiellement espacés de la plaque 38, celle-ci comporte deux ouvertures de montage 46 destinées à recevoir un ressort anti-bruit 48 comme le montrent les Figures 1 à 4. Dans le mode de réalisation représenté, les ouvertures de montage 46 sont découpées à partir du bord périphérique extérieur 50 de la plaque porte-garniture 38. Ces ouvertures comportent une première portion de montage 52 évasée dont la partie la plus large est située au niveau du bord périphérique 50 et la partie la moins large débouche dans une portion d'appui 54 ayant la forme d'une portion de cercle. On remarquera que les éléments de friction sont sensiblement symétriques par rapport au plan radial de symétrie du frein. Le ressort anti-bruit 48, connu en soi par exemple des documents précités, est formé d'un fil élastique présentant une portion sensiblement rectangulaire 56 dont les grands côtés sont espacés d'une valeur légèrement supérieure à l'épaisseur de la plaque porte-garniture 38, et dont les petits côtés sont espacés d'une valeur légèrement supérieure à la distance entre le fond d'une encoche 42 ou 44 et le fond de l'ouverture de montage 46. Un des petits côtés est reçu dans une ouverture de montage 46, et l'autre petit côté 84 est en appui sur l'étrier 10. Un des grands côtés est prolongé par un brin de ressort 58 coudé à son extrémité pour former une pince 60 en contact avec le bord périphérique extérieur 50 de la plaque porte-garniture 38. L'élément de friction est également pourvu d'un ressort 62 qui coopère avec la plaque porte-garniture 38 et l'étrier 10. De façon plus précise, le ressort 62, illustré plus en détail à la Figure 6, est constitué d'une longueur continue de fil métallique élastique, et comporte une partie de montage 64, une partie de maintien 66 et une partie active 68. En position de repos, comme représenté à la Figure 6, le ressort 62 est essentiellement de configuration plane. La partie de maintien 66 présente une portion sensiblement rectangulaire dont les grands côtés 70 sont espacés d'une valeur légèrement supérieure à l'épaisseur de la plaque porte-garniture 38. Un des petits côtés 72 est constitué par les deux extrémités du fil métallique constituant le ressort qui se recouvrent, et qui sont chacune terminée par une patte 74 perpendiculaire au plan du ressort au repos, les deux pattes 74 formant ainsi une pince en contact avec le bord périphérique extérieur 50 de la plaque porte-garniture 38. L'autre petit côté 76 du rectangle est constitué par deux portions se recouvrant du fil métallique issues chacune d'un des grands côtés 70, et constitue la partie de montage 64 du ressort, qui est disposée dans l'ouverture de montage 46 de la plaque porte-garniture 38. La partie active 68 présente une portion sensiblement trapezoidale. Les côtés non parallèles 78 du trapèze s'étendent chacun à partir d'une des portions du fil métallique formant le petit côté 76 de la partie de maintien 66, qui constitue aussi la partie de montage 64, et qui constitue également une des bases du trapèze formant la partie active 68. Les côtés non parallèles 78 sont d'autre part réunis par l'autre base 80 du trapèze, qui, dans l'exemple représenté, constitue la grande base du trapèze. La hauteur du trapèze, c'est-à-dire la distance entre les bases 76 et 80, est supérieure, lorsque l'élément de friction est en place dans l'étrier 10, à la distance entre le fond de l'ouverture de montage 46, et l'arête 82 délimitant dans l'étrier 10 le logement 35 de la clavette 36. Il découle des explications qui précèdent que, lorsque l'élément de friction 22 équipé du ressort 62 est en place dans l'étrier 10, ainsi qu'il est représenté sur les Figures 1 et 2, la partie de montage 64 du ressort 62 est disposée dans l'ouverture de montage 46 et exerce sur la portion d'appui 54 un effort sensiblement radial dirigé vers l'extérieur de l'étrier 10, alors que le petit côté 72 de la partie de maintien exerce sur le bord périphérique extérieur 50 de la plaque porte-garniture 38 un effort sensiblement radial dirigé vers l'axe du disque de frein, la partie active 68 étant en appui sur l'étrier 10, et plus précisément les côtés non parallèles 78 étant en appui sur l'arête 82 de l'étrier 10 et exerçant sur celle-ci un effort dirigé vers le disque perpendiculairement à leur direction principale. Au cours d'une action de freinage, du fluide hydraulique sous pression est communiqué au moteur de frein 28, ce qui a pour effet de faire avancer le piston 26 vers l'élément de friction intérieur 22 jusqu'à ce que celui-ci vienne en contact d'une face du disque 18. A ce moment, par réaction, l'étrier 10 recule en coulissant sur les colonnettes 12 et 14 et vient appliquer l'élément de friction extérieur 24 contre l'autre face du disque 18, pour en ralentir la vitesse de rotation. Le frein à disque, équipé de l'ensemble d'élément de friction selon l'invention, se retrouve alors dans la configuration représentée sur la Figure 3, où l'élément de friction intérieur 22 s'est déplacé de sa position de repos représentée sur la Figure 2 dans sa position de travail où il est en contact avec le disque 18. La partie de montage 64 et la partie de maintien 66 du ressort 62 se sont déplacées avec l'élément de friction 22, la partie de maintien 66 enserrant entre ses côtés 70 la plaque porte-garniture 38. Par contre, la partie active 68 du ressort 62, dont la base 76, constituant la partie de montage 64 est fixée à l'élément de friction 22, et dont les côtés non parallèles 78 sont en appui sur l'arête 82 de l'étrier 10, se déforme pour adopter la configuration représentée sur la Figure 3. En effet, la rugosité de l'arête 82 combinée à l'effort exercé par les côtés 78 sur cette arête font que ces derniers ne glissent pas sur l'arête 82, contrairement à la partie 84 du ressort anti-bruit 48, qui est en appui sur l'étrier 10, et qui peut glisser sur ce dernier. Il s' ensuit que la partie active 68 est soumise à une contrainte, de direction essentiellement axiale. Lorsque l'action de freinage est interrompue, la pression hydraulique dans le moteur de frein 28 est abaissée. Le piston 26 rentre alors dans le moteur de frein 28 soit spontanément, soit à l'aide d'un joint de piston approprié connu en soi. Simultanément, le ressort 62, et en particulier sa partie active 68, tend à reprendre sa configuration de repos. Les côtés 78 de la partie active 68 ne glissant pas sur l'arête 82 pour les mêmes raisons que celles qui ont été exposées plus haut, la contrainte axiale de la partie active 68, consistant principalement en un couple dont l'une des composantes s'exerce sur le côté 76 en éloignement du disque 18 et l'autre composante s'exerce sur l'arête 82 vers le disque 18, se relâche en éloignant le côté 76 du disque de frein 18, et donc en éloignant également les parties de montage 64 et de maintien 66 et par conséquent l'élément de friction 22 du disque de frein. On voit donc bien que, grâce à l'action du ressort 62, et de sa partie active 68, l'élément de friction est maintenu au contact du piston 26 et est ainsi éloigné du disque lors de la cessation de l'action de freinage. De la sorte, les bruits de frottement en dehors des périodes de freinage, de même qu'une usure inégale de l'élément de friction, et qu'un couple résiduel s'opposant à la rotation libre de la roue associée au disque, sont ainsi évités. La partie active 68 joue le rôle de ressort de rappel de l'élément de friction en position de repos. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'angle formé entre les deux côtés non parallèles 78, ou plus précisément l'angle aigu formé entre le côté 78 le plus proche du disque 18 et le plan de ce disque, est tel qu'il permet à l'élément de friction d'effectuer les mouvements qui viennent d'être décrits lors des actions de freinage et de défreinage, qui correspondent à ce qu'il est convenu d'appeler dans la technique le jeu fonctionnel du frein. Par contre, par suite de l'usure de la garniture de friction, l'élément de friction peut être amené à se déplacer d'une valeur supérieure au jeu fonctionnel lors d'une action de freinage. Dans cette éventualité, le ressort 62 permet un tel déplacement. En effet, l'angle formé entre le côté 78 le plus proche du disque 18 est le plan du disque est tel que, pour un déplacement de l'élément de friction égal au jeu fonctionnel du frein, le trapèze formant la partie active du ressort 62 se déforme pour adopter sensiblement la forme d'un trapèze rectangle, dans laquelle le côté 78 le plus proche du disque 18 est perpendiculaire à la base 76 du trapèze, et donc parallèle au plan du disque 18, et donc en contact avec la face extérieure de la plaque porte-garniture 38, tournée vers le disque de frein. Autrement dit, l'angle aigu formé au repos entre le côté non parallèle 78 le plus proche du disque 18 et le plan du disque 18 devient nul pour un déplacement de l'élément de friction correspondant au jeu fonctionnel du frein à disque. De la sorte, pour un déplacement de l'élément de friction supérieur au jeu fonctionnel, le côté 78 en contact avec la plaque porte-garniture 38, sera contraint de glisser sur l'arête 82, de même que le côté 78 situé de l'autre côté de la plaque porte-garniture, sollicité par la base 80. A la fin de l'action de freinage, l'élément de friction sera ainsi ramené en arrière d'une valeur correspondant au jeu fonctionnel du frein, c'est-à-dire qu'il se retrouvera alors dans une position située légèrement en avant de celle qu'il occupait au début de l'action de freinage. L'ensemble d'élément de friction selon l'invention permet ainsi un fonctionnement optimal du frein à disque tout au long de l'usure de la garniture de friction. On a représenté sur les Figures 4 et 7 une variante de l'ensemble élément de friction-ressort décrit ci-dessus. Selon cette variante, le ressort 62 est pourvu d'une partie de montage 64 et d'une partie active 68 identiques à celles qui ont été décrites, et la partie de maintien 66 est conformée pour remplir également la fonction du ressort anti-bruit 48. A cet effet, la partie de maintien présente une portion sensiblement rectangulaire 86 dont les grands côtés 88 et 90 sont espacés d'une valeur légèrement supérieure à l'épaisseur de la plaque porte-garniture 38. Le côté 90 constitue un prolongement du grand côté 70 de la partie de maintien 66. Un des petits côtés 84 exerce sur l'étrier 10 un effort sensiblement radial et l'autre petit côté 92 est disposé dans l'autre ouverture de montage 46 de la plaque porte-garniture, et est terminé par une patte 74' perpendiculaire au plan du ressort 62 au repos. L'action de la partie active 68 du ressort représenté sur la Figure 7 est identique à celle qui a été décrite en référence au ressort représenté sur la Figure 6. On a représenté sur la Figure 8 une autre variante du ressort représenté sur la Figure 6. On a donné au ressort 62 une configuration symétrique, qui comporte deux parties de montage 64 et 64', destinées à être disposées chacune dans une des ouvertures de montage 46 de la plaque porte-garniture 38, deux parties actives 68 et 68' destinées à coopérer chacune, par ses côtés non parallèles avec les arêtes 82, 82' formées sur l'étrier 10, et une partie de maintien centrale 66 enserrant la plaque porte-garniture 38 et comportant une portion centrale 72' destinée à coopérer avec le bord périphérique extérieur 50 de la plaque porte-garniture 38. L'action du ressort représenté sur la Figure 8 est identique à celle qui a été décrite en référence au ressort de la Figure 6, à ceci près que chaque partie active 68 et 68' assure à la fois la fonction de ressort anti-bruit sollicitant radialement l'élément de friction vers l'extérieur de l'étrier, et de ressort de rappel de l'élément de friction, qui est ainsi sollicité axialement en éloignement du disque par ses deux côtés à la fin de chaque action de freinage, d'une valeur inférieure ou égale au jeu fonctionnel du frein. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais est susceptible de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. C'est ainsi que l'élément de friction extérieur 24 pourra être réalisé également conformément aux enseignements de la présente invention. C'est ainsi également que les côtés 78 du ressort 62, et/ou les arêtes 82, 82' de l'étrier, pourront recevoir un traitement favorisant leur maintien en contact pour des déplacements de l'élément de friction de valeur inférieure au jeu fonctionnel, tout en autorisant leur déplacement mutuel pour des déplacements de valeur supérieure au jeu fonctionnel. La section du fil constituant le ressort 62 pourra par exemple être triangulaire, carrée ou rectangulaire, et/ou des micro-encoches pourront être pratiquées sur les arêtes 82, 82'. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'un élément de friction équipé d'un ressort anti-bruit pour frein à disque, l'élément de friction (22, 24) comprenant une plaque porte-garniture (38) destinée à coopérer en ancrage et coulissement avec des surfaces de guidage (32, 34) formées sur un organe support de couple (10) d'un frein à disque au moyen d'encoches (42, 44) formées dans les bords latéraux de la plaque porte-garniture (38), le frein à disque comportant des moyens d'actionnement (26, 28) susceptibles de solliciter l'élément de friction (22, 24) contre un disque tournant (18), la plaque porte-garniture (38) comportant sur un bord périphérique extérieur (50) au niveau d'au moins une des encoches (42, 44) au moins une ouverture de montage (46) du ressort anti-bruit (48) coopérant avec la plaque porte-garniture (38) et l'organe support de couple (10) en direction radiale, caractérisé en ce que un organe élastique (62) coopère avec la plaque porte-garniture (38) et l'organe support de couple (10) pour solliciter en direction axiale la plaque porte-garniture (38) en éloignement du disque tournant (18). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe élastique (62) comporte une partie de montage (64) disposée dans une ouverture (46) de montage de la plaque porte-garniture (38) une partie de maintien (66) coopérant avec la plaque porte-garniture (38) et une partie active (68) coopérant avec l'organe support de couple (10). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de maintien (66) de l'organe élastique (62) présente une portion sensiblement rectangulaire comportant au moins une ouverture dont deux côtés (70) sont placés au voisinage des faces de la plaque porte-garniture (38), un troisième côté (72) coopère avec le bord périphérique extérieur (50) de la plaque porte-garniture (38), et un quatrième côté (76) pénètre dans l'ouverture de montage (46) de la plaque porte-garniture (38). 4. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie active (68) de l'organe élastique (62) présente une portion sensiblement trapezoïdale comportant au moins une ouverture dont les côtés non parallèles (78) sont situés de part et d'autre de la plaque porte garniture (38) et coopèrent avec l'organe support de couple (10) et dont une base (76) pénètre dans l'ouverture de montage (46) de la plaque porte-garniture. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les côtés non parallèles (78) de l'organe élastique (62) coopèrent avec une arête (82, 82') formée sur l'organe support de couple (10). 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le côté non parallèle (78) de l'organe élastique (62) le plus proche du disque (18) forme avec le plan du disque (18) un angle aigu qui s'annule pour un déplacement de l'élément de friction (22, 24) correspondant au jeu fonctionnel du frein à disque. 7. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les côtés non parallèles (78) de l'organe élastique (62) glissent sur l'arête (82, 82') formée sur l'organe support de couple pour un déplacement de l'élément de friction (22, 24) supérieur au jeu fonctionnel du frein à disque. 8. Ensemble selon l'une des revendications précédents, caractérisé en ce que la partie de maintien (66) de l'organe élastique (62) présente de plus une portion sensiblement rectangulaire (86) comportant au moins une ouverture dont deux côtés (88, 90) sont placés au voisinage des faces de la plaque porte-garniture (38), un côté est reçu dans une ouverture de montage (46) de la plaque porte-garniture (38) et un côté (84) exerce sur l'organe support de couple (10) un effort sensiblement radial. 9. Ensemble selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties actives (68, 68') coopérant chacune par ses côtés non parallèles (78, 78') avec une arête (82, 82') formée sur l'organe support de couple (10). 10. Frein à 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), l'élément de friction (22, 24) comportant une plaque porte-garniture (38) sur laquelle est montée une garniture de friction (40), la plaque porte-garniture (38) coopérant en ancrage et coulissement avec des surfaces de guidage (32, 34) formées sur l'organe support de couple (10) au moyen d'encoches (42, 44) formées sur les bords radiaux s'étendant radialement de la plaque porte-garniture, au moins un ressort anti-bruit (48, 62) coopérant avec l'élément de friction (22, 24) et avec l'organe support de couple (10), la plaque porte-garniture (38) comportant au moins une ouverture de montage (46) du ressort anti-bruit (48, 62), caractérisé en ce que l'élément de friction (22, 24) et le ressort anti-bruit (48, 62) constituent un ensemble conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.