Brevet FR2704610A1 — publié le 19941104

FREIN A DISQUE A EXCENTRIQUE La présente invention concerne les freins à disque en général, et notamment ceux qui sont destinés à équiper les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne les freins à disque à étrier coulissant, dont la mécanisme d'actionnement est constitué d'un montage à excentrique. De tels freins à disque sont connus de l'homme de l'art. Par exemple, le document WO 92/07202 décrit un frein à disque de ce type, dans lequel le dispositif d'actionnement agit par l'intermédiaire d'un poussoir sur un premier élément de friction et par réaction au travers de l'étrier sur un second élément de friction. Le dispositif d'actionnement comporte un moteur pneumatique dont la tige de sortie agit sur un organe qui bascule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du disque de frein, cet organe basculant étant en appui contre une face de l'étrier faisant face au disque de frein. L'organe basculant est en appui sur le poussoir par l'intermédiaire d'un arbre qui engage l'organe basculant de manière excentrique par rapport à l'axe de rotation de l'organe basculant et le poussoir avec une pression dirigée vers le disque de frein, en couplant l'organe basculant et le poussoir exclusivement en rotation. L'arbre est disposé dans des logements semi-cylindriques prévus dans l'organe basculant et dans le poussoir. Une telle disposition présente plusieurs inconvénients. En effet, tout système d'actionnement mécanique de frein à disque doit inclure un système de rattrapage automatique, c'est-à-dire un système permettant d'effectuer toujours la même course d'actionnement quel que soit le degré d'usure, et donc l'épaisseur des garnitures de friction. Un tel système forme typiquement la liaison entre l'élément recevant la force d'actionnement du frein et l'élément qui est au contact d'une des garnitures de friction, et provoque automatiquement l'allongement de cette liaison pour compenser la diminution d'épaisseur des garnitures de friction. De tels systèmes de rattrapage automatique présentent ainsi un encombrement axial (dans le sens d'application de la force de freinage) non négligeable puisqu'ils doivent simultanément inclure le mécanisme qui commande leur allongement et supporter l'intégralité de la force du freinage, qui peut atteindre des valeurs très élevées dans un frein à disque. Si on dispose un système de rattrapage automatique dans l'axe du poussoir, comme dans le document EP-A-O 260 934 on est alors conduit à augmenter la longueur axiale du frein à disque. Pour éviter cet inconvénient, on peut, comme dans le premier document précité, décaler l'axe du système de rattrapage automatique de celui du poussoir. On est alors conduit à disposer deux systèmes de rattrapage automatique symétriquement par rapport à l'axe du poussoir pour éviter le coincement du frein à disque. I1 en résulte une augmentation de l'encombrement transversal du frein à disque, et une complexité accrue puisqu'il faut alors synchroniser les deux systèmes de rattrapage automatique pour assurer une usure uniforme des garnitures de friction. La présente invention a donc pour but de proposer un frein à disque de type rappelé plus haut, qui présente un encombrement réduit, un assemblage facile et un fonctionnement fiable, et dont l'allongement du système de rattrapage automatique ne soit pas limité. Dans ce but, selon l'invention, l'arbre du montage à excentrique coopère avec l'organe basculant au moyen de deux portées cylindriques coaxiales situées de part et d'autre du poussoir. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les portées cylindriques de l'arbre sont solidaires du poussoir, et de préférence forment une pièce unique avec ce poussoir. De façon à simplifier le montage, l'organe basculant comporte deux manchons cylindriques distincts, chacun comportant un alésage excentré recevant une des portées cylindriques de l'arbre, et un prolongement radial formant levier d'actionnement. Pour tenir compte des tolérances de fabrication, on pourra avantageusement prévoir d'actionner simultanément les deux leviers de l'organe basculant au moyen d'un palonnier, une liaison à rotule étant de préférence formée entre le palonnier et chacun des leviers. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages ressortiront 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 en section axiale, de frein à disque selon la présente invention - La Figure 2 représente une vue en section transversale du frein à disque de la Figure 1 ; - La Figure 3 représente une vue en section axiale du mécanisme d'actionnement du frein à disque - La Figure 4 représente une vue en section transversale du mécanisme d'actionnement de la Figure 3 - La Figure 5 représente un agrandissement d'un détail de la Figure 4 ; et - La Figure 6 représente une vue en perspective du poussoir du frein à disque. Sur les différentes Figures, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes numéros de référence. Par convention, on appellera "avant" les parties du frein tournées vers le disque de frein et "arrière" celles qui en sont éloignées. Sur les Figures 1 et 3, l'avant est ainsi à gauche et l'arrière à droite. Le frein à disque représente sur les Figures comporte un étrier désigné dans son ensemble par la référence 10 coulissant grâce à des colonnettes 12 sur un support fixe 14 associé à une partie fixe du véhicule automobile (non représentée). Le frein à disque comporte des garnitures de friction 16 placées de part et d'autre d'un disque de freinage 18. L'étrier 10 comporte un moteur de frein désigné dans son ensemble par la référence 20. Dans l'exemple représenté, le moteur de frein 20 est de type pneumatique, et comporte une enceinte 22 séparée en deux chambres par un diaphragme 24 qui actionne une tige de sortie 26 sous l'effet de la différence des pressions qui s'exercent sur ses deux faces. Un ressort de compression 28 rappelle la membrane 24 et la tige de sortie 26 dans leur position arrière de repos. La tige de sortie 26 actionne un organe basculant, désigné dans son ensemble par la référence 30, et représenté isolément et plus en détail sur les Figures 3 à 5, la Figure 3 étant une coupe selon la ligne III-III de la Figure 4. On voit que l'organe basculant 30 est essentiellement formé de deux manchons cylindriques distincts 32 et 32', symétriques par rapport au plan A passant par l'axe du disque de frein 18, et de même axe XX,. Chaque manchon 32, 32' comporte un prolongement radial 34, 34' qui forme un levier d'actionnement. A l'extrémité de chaque levier 34, 34' est pratiquée une ouverture 36, 36'. Les ouvertures 36, 36' reçoivent les extrémités 38, 38' d'un palonnier 40, dont le milieu comporte une ouverture 42 (Figure 5) recevant l'extrémité de la tige de sortie 26 du moteur de frein 20. Une douille cylindrique 44 pourvue d'une ouverture 46 pourra par exemple être glissée sur le palonnier 40 pour permettre son actionnement par la tige 26. Chaque manchon 32, 32' est de plus formé avec un alésage 48, 48' d'axe YY' différent de l'axe XX'. Lorsque le frein à disque est complètement assemblé, ainsi qu'on l'a représenté sur la Figure 1, les manchons 32, 32' sont reçus à rotation dans des logements au moins partiellement cylindriques 35 formés dans l'étrier 10. En fait, il suffit que l'étrier 10 présente une surface cylindrique concave 35 dirigée vers l'avant. On pourra prévoir des moyens de roulement entre les manchons 32, 32' et la surface concave 35 de l'étrier, comme des paliers auto-lubrifiants ou, comme on l'a représenté, des roulements à aiguilles 37, 37' protégés par des cages 39, 39'. Le frein à disque comporte enfin un poussoir, désigné dans son ensemble par la référence 50 et représenté en perspective sur la Figure 6. Le poussoir 50 est formé essentiellement d'un cylindre creux 52 qui peut être actionné au moyen de deux cylindres pleins 54, 54' coaxiaux et d'axe perpendiculaire à celui du cylindre creux 52. Les cylindres pleins 54, 54' sont solidaires du poussoir 52, et de préférence forment une pièce unique avec lui. Les deux cylindres 54 et 54' forment les deux portées de l'arbre d'un montage à excentrique et sont reçus en rotation dans les alésages 48, 48' des manchons 32, 32'. On pourra prévoir des moyens de roulement entre les portées 54, 54' et les manchons 32, 32', comme des paliers auto-lubrifiants ou, comme on l'a représenté, des roulements à aiguilles 56, 56'. Le fonctionnement du frein à disque qui vient d'être décrit se déduit aisément des explications qui précèdent. Lorsque le frein à disque est au repos, c'est-à-dire dans la position représentée sur la Figure 1, et qu'une action de freinage est désirée, une différence de pressions est générée dans l'enceinte 22 entre les deux chambres séparées par la membrane 24, par exemple en augmentant la pression dans la chambre arrière (à droite sur la Figure 1) ou en diminuant la pression dans la chambre avant (à gauche sur la Figure 1). Sous l'effet de cette différence de pressions, le piston 24 et la tige de sortie 26 avancent et l'extrémité avant de la tige 26 coopère avec la douille 44 pour faire avancer le palonnier 40. Ce dernier fait alors basculer vers l'avant simultanément les deux leviers 34, 34'. Pour tenir compte des tolérances de fabrication entre les longueurs des bras de leviers 34, 34', entre les excentricités des alésages 48, 48' dans les manchons 32, 32', les diamètres de ces alésages et de ces manchons ainsi que sur le rayon de courbure de la surface 35, et afin de ne pas induire de contraintes parasites dans les divers éléments composant le frein à disque, une liaison à rotule 60, 60' pourra avantageusement être prévue entre chaque extrémité 38, 38' du palonnier 40 et le levier 34, 34' correspondant. Par exemple les extrémités 38, 38' pourront être conformées de forme partiellement sphérique pour coopérer avec les parois intérieures des ouvertures 36, 36' à l'extrémité des leviers 34, 34' et permettre ainsi un léger débattement angulaire autour de l'angle droit formé normalement entre l'axe du palonnier 40 et l'axe des leviers 34, 34'. Inversement, on pourra prévoir de former à l'extrémité des leviers 34, 34' des protubérances partiellement sphériques dirigées vers le plan A et coopérant avec les parois d'alésages formés aux extrémités du palonnier 40. De façon complémentaire, on pourra prévoir une liaison à rotule entre le palonnier 40 et la tige de sortie 26 en donnant à l'extrémité de la tige 26 une forme partiellement sphérique coopérant avec la paroi intérieure de l'ouverture 42 dans le palonnier. Lors de leur mouvement de basculement vers l'avant, les leviers 34, 34' font tourner les manchons 32, 32' autour de leur axe XX', ceux-ci roulant et prenant appui sur la surface 35 de l'étrier tournée vers le disque de frein. La rotation des manchons 32, 32' autour de leur axe XX' implique la rotation de l'axe YY' des alésages 48, 48' autour de cet axe XX'. Les portées 54, 54' sont donc amenés à se déplacer vers l'avant, les manchons 32, 32' roulant autour d'elles. Les portées 54, 54' étant solidaires du poussoir 52 ou ne formant qu'une pièce avec lui font également avancer celui-ci. On voit donc que grâce à la conception particulière de l'invention qui vient d'être décrite, à savoir la réalisation de l'arbre du montage à excentrique mis en mouvement au moyen des deux portées 54, 54' disposées de part et d'autre du poussoir 52 affectant la forme d'un cylindre creux, il est possible de loger à l'intérieur du poussoir 52 un système de rattrapage automatique, comme on l'a représenté sur la Figure 1, puisqu'il n'y a plus d'interférence entre ce système et l'arbre du montage à excentrique. Le poussoir 52 pourra alors être taraudé intérieurement et constituer l'écrou de commande d'un système de rattrapage automatique 70 de tout type connu, commandant la rotation d'une vis filetée 72 dont l'extrémité avant est en contact direct avec la garniture de friction 16, la rotation de la vis 72 ayant pour résultat l'allongement de l'ensemble vis-écrou 52-72 en fonction de la diminution de l'épaisseur de la garniture de friction 16. Un avantage important procuré par l'invention réside dans le fait que, le système de rattrapage automatique pouvant occuper tout l'espace intérieur du poussoir 52, il pourra créer un allongement de système vis-écrou 52-72 assez important. Il sera donc possible d'utiliser des garnitures de friction beaucoup plus épaisses, qui nécessiteront ainsi un renouvellement beaucoup moins fréquent. Ceci représente un avantage certain pour des véhicules industriels où les périodes d'immobilisation doivent être réduites au minimum. On a donc bien réalisé conformément à la présente invention au frein à disque particulièrement compact tant dans le sens axial que dans le sens transversal, de fabrication et d'assemblage très simples, cette simplicité favorisant la fiabilité du fonctionnement, et la diminution des coûts de fabrication, d'assemblage et de maintenance du frein à disque. De plus, un tel frein à disque permet un allongement appréciable du système de rattrapage automatique, permettant d'espacer les périodes d'entretien. Bien entendu, 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 du métier. REVENDICATIONS 1. Frein à disque comportant un étrier (10) monté coulissant sur un support fixe (14) au moyen d'au moins une colonnette axiale (12), un dispositif d'actionnement agissant par l'intermédiaire d'un poussoir (52) sur un premier élément de friction (16) et par réaction au travers de l'étrier (10) sur un second élément de friction, le dispositif d'actionnement comportant un moteur de frein (20) agissant par une tige de sortie (26) sur un organe basculant (30) autour d'un axe (XX') perpendiculaire à l'axe du disque de frein et en appui contre une face (35) de l'étrier (10) dirigée vers le disque de frein (18), l'organe basculant (30) coopérant avec le poussoir (52) au moyen d'un montage à excentrique comportant un arbre (54, 54') monté rotatif sur l'organe basculant (30) autour d'un axe (YY') différent de l'axe (XX') de rotation de l'organe basculant (30) dans l'étrier (10), caractérisé en ce que l'arbre (54, 54') du montage à excentrique coopère avec l'organe basculant (30) au moyen de deux portées cylindriques coaxiales (54, 54') situées de part et d'autre du poussoir (52). 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé les portées cylindriques (54, 54') de l'arbre du montage à excentrique sont solidaires du poussoir (52). 3. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que les portées cylindriques (54, 54') de l'arbre forment une pièce unique avec le poussoir (52). 4. Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe basculant (30) comporte deux manchons cylindriques distincts (32, 32'), chacun comportant un alésage excentré (48, 48') recevant une des portées cylindriques (54, 54') de l'arbre et un prolongement radial (34, 34') formant levier d'actionnement. 5. Frein à disque selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux leviers (34, 34') de l'organe basculant (30) sont actionnés simultanément par la tige de sortie (26) du moteur de frein (20). 6. Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux leviers (34, 34') de l'organe basculant (30) sont reliés à la tige de sortie (26) du moteur de frein (20) par un palonnier (40). 7. Frein à disque selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une liaison à rotule (60, 60') est formée entre le palonnier (40) et chacun des leviers (34, 34'). 8. Frein à disque selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une liaison à rotule est formée entre le palonnier (40) et la tige de sortie (26) du moteur de frein (20). 9. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de roulement (37, 37' ; 56, 56') sont prévus entre l'organe basculant (30) et l'étrier (10), et entre l'organe basculant (30) et l'arbre (54, 54') du montage à excentrique. 10. Frein à disque selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de roulement (37, 37' ; 56, 56') sont constitués par des roulements à aiguilles. 11. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur de frein (20) est un moteur pneumatique.