Brevet FR2704036A1 — publié le 19941021

FREIN A DISQUE UTILISANT UN PATIN TIRE A APPUI PERMANENT La présente invention concerne un frein à disque pour véhicule automobile, comprenant un premier support fixe par rapport au véhicule, un second support conformé en étrier et monté coulissant par rapport au premier, des patins dont chacun est maintenu par l'un des supports pour résister aux forces d'entraînement auxquelles il est soumis en cas de freinage, et un moteur de frein associé au second support et susceptible d'être actionné pour provoquer l'application desdits patins sur le disque suivant un mouvement sensiblement perpendiculaire à ce dernier, chaque patin présentant une zone centrale de friction où s'applique la résultante des forces d'entraînement et deux extrémités latérales dont la première est décalée par rapport à la zone centrale dans le sens de rotation du disque et dont la seconde au moins présente un profil d'entraînement, le support de ce patin présentant un profil de retenue coopérant avec ce profil d'entraînement dans une zone d'accrochage pour retenir ce patin lorsqu'il est sollicité dans le sens de rotation du disque par les forces d'entraînement, et la première extrémité au moins de chaque patin présentant une surface de contact externe propre à buter, dans une zone d'appui, sur une surface de contact interne correspondante d'un premier appui prévu sur le support de ce patin. Des freins à disque de ce type sont connus depuis longtemps dans l'art antérieur, et un exemple en est donné dans le brevet US 4 044 864. D'un point de vue théorique, ces freins présentent a priori l'avantage de permettre au patin, sur lequel s'appliquent les efforts d'entraînement en cas de freinage, de transmettre ces efforts au support qui le maintient en place, c'est-à-dire généralement au premier support appelé "chape", à travers chacune des deux extrémités de ce patin, dont l'une travaille ainsi en traction et l'autre en appui. D'un point de vue concret, la situation est cependant très différente et beaucoup moins avantageuse, la simultanéité des efforts de traction et de poussée n'étant pratiquement jamais obtenue. En effet, dans les freins connus du type précité, la répartition des efforts de traction et de poussée dépend de façon extrêmement critique à la fois des dimensions du patin et du support qui le reçoit, ces dimensions étant elles-mêmes non seulement soumises aux tolérances de fabrication, mais aussi aux déformations variables du frein sous l'effet d'efforts de freinage plus ou moins intenses, et/ou d'élévations de température plus ou moins importantes. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un frein à disque et à étrier coulissant, dans lequel la transmission au support de patin des efforts reçus par ce dernier peut être réalisée aux deux extrémités du patin sans être soumise de façon gênante à l'influence de paramètres indésirables tels que ceux qui viennent d'être évoqués. A cette fin, le frein à disque de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que chaque patin est sollicité par rapport à son support et vers la zone d'appui par une force élastique présentant au moins une première composante orientée suivant le rayon du disque qui passe par la zone centrale de friction, en ce que chaque patin présente une relative liberté de rotation dans son plan autour de la zone d'accrochage, en ce que les surfaces de contact interne et externe définissent ensemble dans la zone d'appui une tangente dans un plan contenant le patin, en ce qu'unie droite reliant la zone d'accrochage à la zone d'appui définit avec ladite tangente un angle à l'intérieur duquel se trouve la zone centrale de friction, et en ce que cet angle est obtus et inférieur à un angle plat. Selon un mode de réalisation simple de l'invention, l'une au moins des deux surfaces de contact a un profil arrondi, et ces surfaces présentent des rayons de courbure différents dans la zone d'appui au moins. L'une des deux surfaces de contact peut alors être essentiellement concave et l'autre convexe, chacune ayant un profil arrondi et chaque surface de contact concave ayant un rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de la surface convexe correspondante. Le profil d'entraînement prévu sur le patin prend avantageusement la forme d'une encoche ouverte vers l'extérieur du disque et le profil de retenue prévu sur le support de patin comprend une patte de retenue orientée vers l'intérieur du disque et engagée dans cette encoche. La première composante de la force élastique est par exemple centrifuge et la force élastique présente éventuellement une seconde composante perpendiculaire au rayon du disque passant par la zone centrale du patin et orientée dans le sens de rotation du disque. Pour optimiser l'efficacité du freinage dans les deux sens de marche du véhicule, il est possible de prévoir que chaque patin comporte une surface de contact externe et un profil d'entraînement à chacune de ses extrémités. Enfin, le contrôle des forces transmises par la première extrémité du patin peut encore être amélioré en faisant en sorte que la surface de contact interne du support de ce patin à cette extrémité soit sensiblement plane dans la zone d'appui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Figure 1 est une vue de face d'un frein à disque conforme à l'invention ; et - la Figure 2 est une vue schématique illustrant le principe de l'invention. L'invention concerne de façon générale les freins à disque à étrier coulissant destinés à équiper les véhicules automobiles. De tels freins comprennent un premier support 1, appelé "chape", fixe par rapport au véhicule, un second support 2 conformé en étrier et monté coulissant par rapport au premier, des patins 3, 4 dont chacun est maintenu par l'un des supports, généralement par la chape 1, pour résister aux forces d'entraînement auxquelles il est soumis en cas de freinage, et un moteur de frein 5 associé au second support 2 et susceptible d'être actionné pour provoquer l'application des patins 3, 4 sur le disque 6 suivant un mouvement sensiblement perpendiculaire à ce dernier. Chaque patin 3, 4 présente de façon classique une zone centrale de friction, telle que 30 (figure 2), et deux extrémités latérales 31, 32 dont la première 31 est décalée par rapport à la zone centrale 30 dans le sens de rotation S du disque 6 et dont la seconde 32 au moins présente un profil d'entraînement 32a. De son côté, le support de ce patin, par exemple la chape 1 présentant un profil de retenue 7a coopérant avec le profil d'entraînement 32a du patin 3, dans une zone d'accrochage au voisinage du point A, pour retenir ce patin lorsqu'il est sollicité dans le sens de rotation S du disque 6 par les forces d'entraînement. Par ailleurs, la première extrémité 31 au moins de chaque patin, tel que 3, présente une surface de contact externe 31b propre à buter, dans une zone d'appui au voisinage du point B, sur une surface de contact interne correspondante 8b d'un premier appui 8 prévu sur le support 1 de ce patin. Selon l'invention, chaque patin tel que 3 est sollicité par rapport à son support 1 et vers la zone d'appui par une force élastique F présentant au moins une première composante F1 orientée suivant le rayon R du disque 6 qui passe par la zone centrale de friction 30, cette force étant par exemple exercée par un ressort 9 disposé sur la seconde extrémité du patin (figure 2). Chaque patin est dimensionné par rapport au support de manière à présenter une relative liberté de rotation dans son plan autour de la zone d'accrochage, c'est-à-dire pour effectuer une rotation dans le plan de la figure 2 et centrée sur le point A. Les surfaces de contact interne et externe 8b, 31b définissent ensemble dans la zone d'appui une tangente T dans un plan contenant le patin, et la droite D reliant la zone d'accrochage A à la zone d'appui B définit avec cette tangente T un angle G. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'angle G est obtus, inférieur à un angle plat, et contient la zone centrale de friction 30. L'une au moins des deux surfaces de contact a très avantageusement un profil arrondi, et ces surfaces présentent des rayons de courbure différents, au moins dans la zone d'appui c'est-à-dire au voisinage du point B. Dans le mode de réalisation le plus simple, l'une des deux surfaces de contact est concave et l'autre convexe, une autre alternative pouvant consister à utiliser une surface convexe et une surface plane. En réalité, même dans le cas où l'une des deux surfaces de contact est concave, il reste avantageux de donner à cette dernière un profil P sensiblement plan dans la zone d'appui, comme représenté sur la figure 2. Le profil d'entraînement 32a prévu sur le patin prend par exemple la forme d'une encoche ouverte vers l'extérieur du disque et le profil de retenue 7a prévu sur le support de patin 1 celle d'une patte de retenue orientée vers l'intérieur du disque et engagée dans cette encoche. De préférence, la première composante F1 de la force élastique F exercée par le ressort 9 est centrifuge et cette force élastique F présente une seconde composante F2 qui est perpendiculaire au rayon R du disque 6 passant par la zone centrale du patin et orientée dans le sens de rotation du disque, cette distribution de forces permettant de mettre en permanence le patin dans la position vers laquelle il se déplace naturellement sous l'effet des forces de freinage qui s'exercent dans la zone centrale 30 et qui tendent à le faire tourner autour de la zone d'accrochage A. Grâce à ces caractéristiques, les jeux qu'il est nécessaire de prévoir pour le coulissement satisfaisant des patins n'interviennent plus dans la transmission des efforts par les extrémités des patins, la répartition de ces efforts étant donc libérée de l'influence de la maîtrise imparfaite de ces jeux, ainsi que de leurs éventuelles variations. Comme le montrent les figures, chaque patin peut comporter une surface de contact externe 31b, 32b et un profil d'entraînement 31a, 32a à chacune de ses extrémités pour permettre un freinage aussi efficace pour la marche arrière du véhicule que pour la marche avant. REVENDICATIONS 1. Frein à disque pour véhicule automobile, comprenant un premier support (I) fixe par rapport au véhicule, un second support (2) conformé en étrier et monté coulissant par rapport au premier, des patins (3, 4) dont chacun est maintenu par l'un des supports (1) pour résister aux forces d'entraînement auxquelles il est soumis en cas de freinage, et un moteur de frein (5) associé au second support (2) et susceptible d'être actionné pour provoquer l'application desdits patins sur le disque (6) suivant un mouvement sensiblement perpendiculaire à ce dernier, chaque patin (3) présentant une zone centrale de friction (30) où s'applique la résultante des forces d'entraînement et deux extrémités latérales (31, 32) dont la première (31) est décalée par rapport à la zone centrale dans le sens de rotation (S) du disque (6) et dont la seconde (32) au moins présente un profil d'entraînement (32a), le support de ce patin présentant un profil de retenue (7a) coopérant avec ce profil d'entraînement dans une zone d'accrochage (A) pour retenir ce patin lorsqu'il est sollicité dans le sens de rotation du disque par les forces d'entraînement, et la première extrémité au moins (31) de chaque patin présentant une surface de contact externe (31b) propre à buter, dans une zone d'appui (B), sur une surface de contact interne correspondante (8b) d'un premier appui (8) prévu sur le support de ce patin, caractérisé en ce que chaque patin est sollicité par rapport à son support et vers la zone d'appui par une force élastique (F) présentant au moins une première composante (F1) orientée suivant le rayon (R) du disque (6) qui passe par la zone centrale de friction (30), en ce que chaque patin présente une relative liberté de rotation dans son plan autour de la zone d'accrochage (A), en ce que les surfaces de contact interne et externe (8b, 31b) définissent ensemble dans la zone d'appui une tangente (T) dans un plan contenant le patin, en ce qu'une droite (D) reliant la zone d'accrochage (A) à la zone d'appui (B) définit avec ladite tangente (T) un angle (G) à l'intérieur duquel se trouve la zone centrale de friction (30), et en ce que cet angle est obtus et inférieur à un angle plat. 2. Frein à disque suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des deux surfaces de contact (31b) a un profil arrondi, et en ce que ces surfaces présentent des rayons de courbure différents dans la zone d'appui au moins, 3. Frein à disque suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des deux surfaces de contact (8b, 31b) est concave et l'autre convexe, chaque surface de contact concave ayant un rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de la surface convexe correspondante. 4. Frein à disque suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les deux surfaces de contact ont un profil arrondi, chaque surface de contact concave ayant un rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de la surface convexe correspondante. 5. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil d'entraînement (32a) comprend une encoche prévue sur le patin et ouverte vers l'extérieur du disque et en ce que le profil de retenue (7a) comprend une patte de retenue prévue sur le support de patin, orientée vers l'intérieur du disque et engagée dans cette encoche. 6. Frein à disque suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la première composante (F1) de la force élastique est centrifuge. 7. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force élastique présente une seconde composante (F2) perpendiculaire au rayon (R) du disque (6) passant par la zone centrale du patin et orientée dans le sens (S) de rotation du disque. 8. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque patin comporte une surface de contact externe et un profil d'entraînement à chacune de ses extrémités. 9. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface de contact interne est sensiblement plane (P) dans la zone d'appui.