Brevet FR2709522A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne un dispositif de freinage pour véhicule automobile. Les dispositifs de freinage actuels comprennent un étrier de frein dans lequel peut coulisser de façon commandée au moins un piston pour mettre en pression des plaquettes de frein sur un disque rotatif de freinage, la liaison entre la plaquette de frein et le piston s'effectuant directement par contact métal sur métal. Ces dispositifs connus ont pour inconvénient de générer des bruits lors des freinages et dont la fréquence varie de 200 à 20 000 Hz avec des niveaux plus ou moins importants. On notera que les pressions hydrauliques de freinage varient de 10 bars pour de petits freinages à 100 bars pour des freinages violents et la température du disque varie de 100" à 200"C en freinage urbain pour atteindre jusqu'à 800"C dans certaines situations de freinage. Or, les bruits des dispositifs de freinage actuels sont très fréquents lors de petits freinages intervenant donc à des pressions hydrauliques de freinage voisines de 10 bars pour une température du disque d'environ 200"C. Des tentatives ont déjà été faites pour réduire les bruits de freinage dans des dispositifs de freinage. La figure 1 représente un dispositif de freinage connu permettant de réduire ces bruits. Ce dispositif comprend un étrier 1 dans lequel coulisse, sous l'action d'une pression hydraulique de freinage P, un piston 2 agissant sur une plaquette de frein 3 à garniture de frein 4 fixée à un support de garniture 5 pour plaquer la garniture de frein 4 sur le disque de freinage 6. Pour réduire les bruits de freinage, ce dispositif connu est pourvu d'un bloc élastique 7 à base de caoutchouc formant cale antibruit interposé entre le piston 2 et la plaquette de frein 3. L'inconvénient de ce dispositif connu est que pour de forts freinages, le bloc élastique 7 est soumis aux fortes pressions de freinage et à une température résultante élevée, provoquant un poinçonnage et/ou une fluctuation au cours du temps du bloc élastique 7. Dans ces conditions, le bloc élastique 7 ne remplit plus sa fonction de cale antibruit. La présente invention propose un dispositif de freinage éliminant efficacement les bruits de freinage tout en évitant l'effet de poinçonnage du bloc élastique antibruit des dispositifs connus. A cet effet, le dispositif de freinage pour véhicule automobile conforme à l'invention comprend un piston agissant sur une plaquette de frein avec interposition d'une cale antibruit se présentant sous la forme d'un bloc élastique et est caractérisé en ce que le contact entre le piston et le bloc élastique se fait sur toute la surface de ce dernier située en regard du piston. Le dispositif comprend un moyen pour limiter la déformation du bloc élastique dans une direction perpendiculaire à l'effort de freinage afin que le dispositif présente de l'élasticité pour de faibles freinages et soit rigide lorsque l'effort de freinage dépasse un seuil prédéterminé. Avantageusement, le moyen pour limiter la déformation du bloc élastique comprend une cavité ménagée à l'extrémité du piston située du côté de la plaquette et dans laquelle se trouve le bloc élastique. Selon un mode de réalisation, le bloc élastique est logé dans la cavité précitée de façon que pour de faibles freinages, l'effort de freinage passe du piston à la plaquette de frein à travers le bloc élastique et pour de forts freinages, l'effort de freinage soit transmis directement du piston à la plaquette de frein. Selon un autre mode de réalisation, le bloc élastique est logé dans la cavité précitée avec un faible jeu de façon que pour un effort de freinage supérieur au seuil prédéterminé précité, le bloc élastique remplisse la cavité pour transmettre encore l'effort de freinage du piston à la plaquette de frein à travers le bloc élastique rigide. La cavité de logement du bloc élastique est ménagée directement sur le piston. Selon une variante, la cavité de logement du bloc élastique est ménagée dans une tôle rapportée sur le piston. Selon encore un autre mode de réalisation, le piston est creux et le bloc élastique est constitué de préférence de trois blocs séparés chacun à section transversale en secteur logés respectivement, avec faible jeu radial, dans trois ouvertures circonférentielles de forme conjuguée d'une pièce en tôle fixée à la plaquette de frein et situés en regard de l'extrémité du piston, la pièce en tôle formant le moyen pour limiter la déformation des blocs élastiques qui remplissent leurs ouvertures respectives lorsque l'effort de freinage dépasse le seuil prédéterminé. Le bloc élastique est fixé sur une face plane qui peut être ménagée soit sur le piston, soit sur la tôle rapportée sur celui-ci. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente un dispositif de freinage à cale antibruit selon l'art antérieur; - les figures 2 et 3 représentent un premier mode de réalisation du dispositif de freinage à cale antibruit conforme à l'invention; - la figure 4 représente une courbe d'écrasement de la cale antibruit du dispositif de l'invention en fonction de la force de freinage; - les figures 5 et 6 représentent un deuxième mode de réalisation du dispositif de freinage conforme à l'invention; - la figure 7 représente un troisième mode de réalisation du dispositif de freinage conforme à l'invention - la figure 8 représente une pièce rapportée en tôle supportant la cale antibruit du dispositif de la figure 7; - les figures 9 et 10 représentent deux variantes de réalisation de la pièce rapportée de la figure 8; - la figure 1 1 représente un quatrième mode de réalisation du dispositif de freinage de l'invention; et - la figure 12 est une vue en coupe suivant la ligne XII-XII de la figure 11. L'invention va être décrite en référence à un dispositif de freinage pour véhicule automobile du type à étrier comprenant un piston unique, mais il est bien entendu qu'elle s'applique également pour des dispositifs de freinage à étrier à plusieurs pistons. En se reportant aux figures 2 et 3, le dispositif de freinage conforme au premier mode de réalisation de l'invention comprend un étrier 1 dans lequel peut coulisser de façon commandée par une pression hydraulique de freinage P un piston 2 de forme creuse pour un gain de poids et une diminution de prix et agissant sur une plaquette de frein 3 à garniture de frein 4 fixée au support de garniture 5 pour plaquer la garniture de frein 4 sur une face latérale d'un disque rotatif de freinage (non représenté). Selon ce mode de réalisation, le bloc élastique 7 à base de caoutchouc formant cale antibruit interposé entre le piston 2 et la plaquette de frein 3 est logé dans une cavité 8 ménagée directement sur le piston 2 à l'extrémité de celui-ci située du côté de la plaquette de frein 3. Le contact entre le fond plat de la cavité 8 du piston 2 et le bloc élastique 7 s'effectue sur toute la surface du bloc 7 située en regard du piston 2. La cavité 8 fait office de moyen pour limiter la déformation du bloc élastique 7 dans une direction perpendiculaire à l'effort de freinage appliqué au disque de freinage afin que le bloc élastique 7 présente de l'élasticité pour de faibles freinages et soit rigide lorsque l'effort de freinage dépasse un seuil prédéterminé. La figure 2 représente l'état du dispositif de freinage sans pression de freinage ou à une condition de freinage faible de sorte que l'effort de freinage passe du piston 2 à la plaquette de frein 3 à travers le bloc élastique 7. La figure 3 représente l'état de ce dispositif dans une condition de freinage fort ou violent où le bloc élastique 7 est comprimé en devenant rigide dans la cavité 8 de sorte que l'effort de freinage soit transmis directement du piston 2 à la plaquette de frein 3, c'est-à-dire, par contact métal sur métal entre le piston 2 et le support de garniture 5 de la plaquette 3. La figure 4 montre un exemple de courbe représentant en abscisse la force de freinage F en Newtons appliquée au bloc élastique 7 et en ordonnée l'écrasement D en millimètres du bloc 7. Cette figure montre ainsi qu'à partir d'une force de freinage Fl, le bloc élastique 7 devient rigide. On notera que le déplacement du bloc élastique 7 doit être faible pour que lors des défreinages, il ne reste pas de couple résiduel, de sorte que la valeur D1 en figure 4 doit être de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. Selon le deuxième mode de réalisation représenté aux figures 5 et 6, le bloc élastique 7 est logé dans la cavité à fond plat 8 du piston 2 suivant un faible jeu e en l'absence de freinage ou lors de l'application d'une faible pression de freinage comme représenté en figure 5. Sous une forte pression de freinage, le bloc élastique 7 se déforme de façon à remplir la cavité 8 comme représenté en figure 6 pour devenir rigide et les efforts de freinage traversent encore le bloc élastique 7, c'est-à-dire, à la différence du mode de réalisation des figures 2 et 3, il n'y a pas de contact métal sur métal entre le piston 2 et la plaquette de frein 3. Bien entendu, la courbe de raideur de la figure 4 s'applique également au bloc élastique 7 du mode de réalisation des figures 5 et 6. Selon le troisième mode de réalisation représenté aux figures 7 et 8, la cavité 8 de logement du bloc élastique 7 est ménagée dans une pièce en tôle emboutie 9 rapportée dans le piston creux 2. Le bloc élastique 7 est moulé dans la cavité 8 de la pièce rapportée 9. Mise à part cette différence de structure, ce troisième mode de réalisation de l'invention fonctionne de façon identique au premier mode de réalisation du dispositif décrit aux figures 2 et 3. Les figures 9 et 10 représentent des variantes de réalisation de la pièce rapportée 9. Suivant la figure 9, le bloc élastique 7 est fixé sur une face frontale plane de la pièce rapportée 9 tandis qu'en figure 10, la concavité de la cavité de réception du bloc élastique 7 est plus prononcée que celle de la cavité 8 représentée en figure 8. La raideur du bloc élastique 7 peut ainsi évoluer en fonction de la forme de la pièce rapportée en tôle 9. Selon le quatrième mode de réalisation représenté aux figures 1 1 et 12, le bloc élastique 7 est constitué de trois blocs séparés 7a, 7b, 7c chacun à section transversale en secteur logés respectivement, avec faible jeu radial r, dans trois ouvertures de forme conjuguée 10a, 10b, 10c d'une pièce en tôle 10 fixée à la face du support de garniture 5 opposée à celle comportant la garniture de frein 4. Les trois ouvertures 10a, 10b, 10c sont disposées de façon équidistante sur une même circonférence et les blocs élastiques 7a, 7b, 7c sont disposés en regard de l'extrémité annulaire du piston creux 2. A titre indicatif, chaque bloc élastique 7a, 7b, 7c peut avoir une épaisseur d'environ 0,9 millimètre tandis que la pièce en tôle 10 peut avoir une épaisseur inférieure, d'environ 0,5 millimètre. Le dispositif suivant ce quatrième mode de réalisation fonctionne de manière identique à celui représenté aux figures 5 et 6, c'est-à-dire, en l'absence de freinage ou lors de faibles freinages, les blocs élastiques 7a, 7b, 7c conservent une certaine élasticité et transmettent les efforts de freinage du piston 2 à la plaquette de frein 3 et lors de forts freinages ou de freinages violents, les blocs 7a, 7b, 7c remplissent leurs ouvertures respectives 10a, 10b, 10c pour devenir rigides de sorte que les efforts traversent encore le bloc élastique constitué par les blocs 7a, 7b, 7c. Bien entendu, les caractéristiques de rigidité des blocs élastiques 7a, 7b et 7c répondent à la courbe de la figure 4. En prévoyant un bloc élastique entre un piston et une plaquette de frein de telle façon que le bloc ait une certaine élasticité pour de faibles pressions de freinage et devienne rigide lors de forts freinages ou amène un contact métal sur métal du piston à la plaquette de frein, on évite l'effet de poinçonnage du bloc élastique qui, en même temps, assure efficacement sa fonction d'antibruit notamment lors de faibles freinages. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage pour véhicule automobile comprenant un piston (2) agissant sur une plaquette de frein (3) avec interposition d'une cale antibruit se présentant sous la forme d'un bloc élastique (7), caractérisé en ce que le contact entre le piston (2) et le bloc élastique (7) se fait sur toute la surface de ce dernier située en regard du piston (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour limiter la déformation du bloc élastique (7) dans une direction perpendiculaire à l'effort de freinage afin que le dispositif présente de l'élasticité pour de faibles freinages et soit rigide lorsque l'effort de freinage dépasse un seuil prédéterminé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pour limiter la déformation du bloc élastique (7) comprend une cavité (8) ménagée à l'extrémité du piston (2) située du côté de la plaquette de frein (3) et dans laquelle se trouve le bloc élastique (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc élastique (7) est logé dans la cavité (8) précitée de façon que pour de faibles freinages, l'effort de freinage passe du piston (2) à la plaquette de frein (3) à travers le bloc élastique (7) et pour de forts freinages, l'effort de freinage soit transmis directement du piston (2) à la plaquette de frein (3). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc élastique (7) est logé dans la cavité (8) précitée avec un faible jeu (e) de façon que pour un effort de freinage supérieur au seuil prédéterminé précité, le bloc élastique (7) remplisse la cavité (8) pour transmettre encore l'effort de freinage du piston (2) à la plaquette de frein (3) à travers le bloc élastique rigide (7). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cavité (8) est ménagée directement sur le piston (2). 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la cavité (8) est ménagée dans une tôle (9) rapportée sur le piston (2). 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (2) est creux et le bloc élastique (7) est constitué de préférence de trois blocs séparés (7a, 7b, 7c) chacun à section transversale en secteur logés respectivement avec faible jeu radial dans trois ouvertures circonférentielles de forme conjuguée (lOa, 10b, 10c) d'une pièce en tôle (10) fixée à la plaquette de frein (3) et situés en regard de l'extrémité du piston (2), la pièce en tôle (10) formant le moyen pour limiter la déformation des blocs (7a, 7b, 7c) qui remplissent leurs ouvertures respectives (lova, 10b, 10c) lorsque l'effort de freinage dépasse le seuil prédéterminé. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc élastique (7) est fixé sur une face plane. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la face plane est ménagée sur le piston (2) ou la tôle (9) rapportée sur celui-ci.