Brevet FR2739799A1 — publié le 19970418

L'invention concerne les rectifieuses pour disque de frein. L'apparition du frein à disque a constitué en son temps une révolution en automobile. Le disque tournant dans un plan parallèle à la roue est pincé entre deux plaquettes 5 montées sur un étrier; la grande surface du disque permet une excellente dissipation thermique de l'énergie absorbée lors du freinage et l'application de couples de freinage importants sans pertes de freinage dues à la dilatation. Les freins à disques ne sont pas pour autant dépourvus de tout inconvénient. Comme ils sont montés à l'air libre, ils sont à la merci de poussières propres à les rayer et la puissance même du freinage peut provoque l'apparition de points de fusion localisée ("points de feu"), les sollicitations thermiques et la qualité de15 l'usinage peuvent, enfin, provoquer un "voilage" plus ou moins marqué qui provoque des vibrations et peut, à la limite, les rendre impropres à l'usage. La vérification et le remplacement périodique des disques de frein sont devenus en conséquence des opérations de routine chez bon nombre de garagistes. Par ailleurs, un problème de plus en plus fréquent que rencontrent ces garagistes est la mise sur le marché de voitures neuves sur lesquelles sont montés dès l'origine des disques de planéité imparfaite.25 Si le disque démonté apparaît "sain", on peut, pour un coût moindre qu'un remplacement pur et simple, le faire rectifier sur un tour d'atelier. Comme ce tour d'atelier sert en général à de multiples fonctions, il est rare que les disques rectifiés soient disponibles immédiatement, au grand dam des utilisateurs. Il est par ailleurs toujours nécessaire de procéder au démontage des disques du véhicule pour pratiquer l'opération. On a donc cherché à rendre la rectification des disques plus aisée, sans devoir pour autant recourir à leur démontage. Le brevet US-3,592,088 décrit une rectifieuse pour disque de frein dotée d'un bras porte-outil inversible; le porte-outil est inversé pour rectifier successivement chacune des faces du disque à réusiner. Le brevet DE-2540187 propose de rectifier un disque en une seule passe à l'aide d'un outil en U, dont l'écartement des branches a donc une valeur fixe. La demande de brevet PCT WO 82/01678 décrit une rectifieuse pour disque de frein en place sur moyeu de véhicule. Cette rectifieuse comporte un dispositif d'entraînement du moyeu ainsi que deux chariots porte- outils pouvant être disposés de part et d'autre d'un disque, l'ensemble du train de véhicule étant soulevé par rapport au sol. La rectifieuse suivant WO 82/01678, est relativement encombrante et concerne donc plutôt de grands ateliers. Dans les différents dispositifs de rectification énoncés ci-dessus, on fait appel à des outils tranchants pour rectifier la surface des disques, ce qui implique l'enlèvement, sur chaque face du disque, d'une épaisseur de matière non négligeable. Un disque ne peut guère dans ces conditions subir qu'une seule fois la rectification. De25 surcroît, lorsque le disque présente des irrégularités ou un voile, l'outil de coupe subit des chocs répétés à chaque rentrée dans la matière, ce qui oblige à recourir à des outils à pointe rapportées, plus coûteux. On a cherché à réaliser une rectifieuse pour disque de frein, de faibles dimensions, ne nécessitant généralement pas le démontage du disque, qui soit à même de rectifier un disque simultanément sur ses deux faces et qui permette de faire disparaître les "points de feu" avec un enlèvement de matière extrêmement réduit. 35 Un autre but de l'invention est de mettre sur le marché une rectifieuse qui puisse redresser les disques voilés, également avec un enlèvement de matière très réduit. Un autre but est de réaliser une telle rectifieuse grâce à laquelle l'épaisseur de matière enlevée soit assez faible pour éviter de devoir systématiquement 5 changer les plaquettes de frein. Un autre but de l'invention est une rectifieuse simple à utiliser qui permette de raccourcir notablement le temps d'immobilisation des véhicules. Un autre but est la mise au point d'un dispositif qui permette d'obtenir après rectification, une puissance de freinage comparable à celle d'un disque neuf. L'invention a également pour but de disposer d'un appareil capable de rectifier également des disques démontés.15 L'invention a pour objet un dispositif pour la rectification de disque de frein, notamment pour un disque de frein monté sur un véhicule, ce dispositif comportant un bâti, un moteur, deux outils de rectification, des moyens de déplacement longitudinaux aptes à déplacer ces outils20 parallèlement à un plan de référence et des moyens de déplacement transversaux aptes à déplacer ces outils transversalement par rapport à ce plan, des moyens de centrage et d'entraînement en rotation de ce disque; les outils de rectification sont des meules à surface abrasive25 cylindrique montées surz des arbres rotatifs disposés parallèlement l'un à l'autre et parallèlement au plan de référence, de part et d'autre de celui-ci, ces arbres rotatifs étant montés coulissants dans des mandrins de manière à assurer le déplacement longitudinal des meules.30 De façon préférée, les arbres rotatifs sont soutenus à leur extrémité opposée aux meules abrasives par des paliers de butée montés dans une fourchette apte à se déplace le long d'une vis sans fin entraînée par un moyen d'entraînement (soit manuel, soit automatique).35 Les meules abrasives tournent de préférence en sens opposé l'une de l'autre de façon telle que les surfaces venant en contact avec le disque se déplacent dans le même sens que ledit disque mais pas à la même vitesse linéaire, de façon à obtenir un polissage avec un minimum d'enlèvement de matière. 5 Les moyens de centrage et d'entraînement en rotation du disque comportent avantageusement un plateau rotatif apte à maintenir le disque suivant le plan de référence du dispositif. De façon préférée, chaque mandrin est apte à être déplacé dans le bâti transversalement par rapport au plan de référence par une commande de déplacement transversal indépendante. Le dispositif comporte avantageusement une commande de déplacement transversal relatif commune aux deux mandrins apte à écarter et rapprocher simultanément l'un par rapport à l'autre ces deux mandrins; cette commande de déplacement transversal relatif est constituée de préférence par un dispositif à pas de vis différentiel. Suivant une forme de réalisation avantageuse, des poulies sont calées sur les arbres rotatifs; ces poulies étant entraînées par une courroie, ladite courroie passant sur une poulie motrice actionnée par le moteur et comportant un dispositif de tension apte à compenser les variations de tension dues à un changement de position relative des arbres25 de ces deux meules abrasives. De façon préférée, le dispositif comporte un bras articulé doté d'une patte de fixation apte à être solidarisée à un support d'étrier de frein de façon à aligner le plan de référence du dispositif sur le plan d'un30 disque monté sur un véhicule. De façon optionnelle, le dispositif comporte - des moyens de centrage et d'entraînement ajustables de façon à pouvoir entraîner, en lieu et place d'un disque, un tambour de frein à tambour et35 - une meule à surface abrasive cylindrique apte à rectifier la face intérieure du dit tambour de frein, l'axe de cette meule abrasive cylindrique étant parallèle à l'axe de rotation du dit tambour de frein. D'autres particularités ou avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après de formes de réalisation particulières, référence étant faite aux dessins, dans lesquels la Fig. 1 est une vue en perspective de la face avant de la rectifieuse; la Fig. 2 est une vue schématique du système d'entraînement de la rectifieuse; la Fig. 3 est une vue schématique du dispositif de tension et d'amortissement des vibrations du moteur; les Fig. 4 et 5 sont des vues respectivement de profil (avec arrachement) et de face de la rectifieuse suivant l'invention; la Fig. 6 est une vue schématique des deux meules lorsqu'elles ont été amenées en contact avec le disque à rectifier et la Fig. 7 est une vue en coupe suivant le plan VII - VII de la fig. 6. La rectifieuse 1 est essentiellement pourvue sur sa face tournée vers le disque à rectifier, que nous nommerons la face avant, de deux meules rotatives 2,3 tournant en sens inverses l'une de l'autre à une vitesse25 d'environ 7000 rpm. Chacune de ces meules 2,3 est montée sur un arbre 4 qui peut se déplacer parallèlement au plan de référence en ressortant de la face avant 5, les deux arbres 4 se déplaçant dans le sens conjointement de façon telle que les deux meules 2,3 restent en vis-à-vis l'une de l'autre. Les deux arbres 4 sont supportés rigidement et entraînés par des mandrins 6 pouvant être déplacés comme on le verra plus loin par une vis sans fin perpendiculairement au plan de référence vers la gauche ou vers la droite de la35 face avant ou être rapprochés l'un de l'autre. Chaque mandrin est supporté par un amortisseur 7 (visible Fig. 4) qui assure sa stabilité et absorbe les vibrations. La rectifieuse est mue par un moteur électrique 8. Ce moteur est muni d'un renvoi d'angle 9 entraînant des poulies 10,11. Ces poulies 10,11 actionnent, par l'intermédiaire d'une courroie 12 un dispositif d'entraînement 13 destiné à entraîner en rotation le moyeu (non représenté) sur lequel est fixé le disque à rectifier (représenté en pointillé). Suivant la position (droite ou gauche) de ce moyeu, le dispositif d'entraînement 13 peut être monté de l'un ou de l'autre côté de la rectifieuse 1 en déplaçant le bras-support 14 d'un manchon 15,16 à l'autre. Le moyeu est entraîné par l'intermédiaire d'un plateau 17 muni de moyens de fixation 18, 19 en nombre variable, de façon à ce qu'il puisse être adapté à des moyeux de différentes configurations, par exemple avec un nombre de goujons pair ou impair. Ce plateau 17 comporte en son milieu une pointe de centrage 20 qui permet de l'aligner20 rapidement sur le moyeu d'un véhicule. La rectifieuse 1 est globalement maintenue en place par rapport au disque de freinage grâce à un bras ajustable 21 qui porte une fixation 22 adaptée et parfaitement alignée par rapport au plan du disque. Cette25 fixation 22 peut être fixée par exemple au support de l'étrier d'un disque toujours monté sur son moyeu. Le bras 21 peut se monter aussi bien du côté gauche que du côté droit de la rectifieuse 1 qui est ainsi, moyennant les réglages mineurs, rigoureusement alignée sur30 le disque de frein à usiner. Un tendeur 23 permet de maintenir la tension de la courroie 12 lorsque l'on ajuste la position relative du plateau 17 par rapport à la rectifieuse 1. On remarquera que la position du plateau 17 peut aussi aisément être inversée suivant que l'on opère du côté gauche ou du côté droit du véhicule. Une cache de protection 24 prévient de tout contact accidentel avec les parties en mouvement du dispositif d'entraînement 13. La transmission par poulies et courroie pourrait parfaitement être remplacée par un arbre à cardans. La structure interne de la rectifieuse sera décrite en se référant plus particulièrement aux figures 2, 3, 4, 5. La Fig. 2 montre le dispositif de transmission du mouvement dans la rectifieuse 1. Ce dispositif fait usage d'une courroie unique 25. La courroie 25, qui entraîne à la fois les deux arbres 4 des meules 2,3 et le disque à rectifier, est de forme trapézoïdale. Elle passe successivement sur une poulie motrice 26 fixée à l'arbre du15 moteur 8, ensuite sur une poulie de renvoi 27, puis sur une des poulies 28 solidaire de l'arbre 4 d'une des deux meules 2, ensuite sur la poulie 29 entraînant le renvoi d'angle 9. Toutes ces poulies 26, 27, 28, 29 présentent une gorge trapézoïdale. La courroie passe enfin, inversée, dans la gorge rectangulaire de la deuxième poulie 30, solidaire de l'arbre 4 de la meule 3, et revient à la poulie motrice. Cette disposition permet de faire tourner les deux arbres 4 dans des sens opposés, ce qui est avantageux, comme on le verra plus loin. D'autres configurations25 similaires peuvent être utilisées pour obtenir ce résultat. Un avantage majeur d'une tel entraînement réside dans la légèreté qu'il confère à la construction de la rectifieuse, sans concession sur son degré de précision. La distance entre les deux arbres 4 variant au cours de la rectification, il est nécessaire d'ajuster à tout moment la tension de la courroie 25. La Fig. 3 montre comment la tension de la courroie est assurée. Le moteur 8 dans son ensemble est fixé à un berceau oscillant 31. Ce berceau oscillant 31 est solidarisé au bâti 32 d'un côté par une charnière 33, l'axe de cette charnière 33 étant parallèle à celui des arbres 4 l'autre côté du berceau est suspendu au bâti 32 par l'intermédiaire d'un dispositif amortisseur 34 sous tension. La poussée de cet amortisseur dirigée vers le bas est réglable et maintient la courroie 25 tendue et, simultanément, atténue les vibrations engendrées par l'ensemble. Les Fig. 4 et 5 montrent plus en détail l'ensemble du dispositif de déplacement longitudinal et de déplacement transversal des arbres. Chacune des poulies 28,30 est munie d'un moyen de calage 35, ici un plat, (mais l'on pourrait aussi bien utiliser une cale et une rainure) qui la laisse libre de se déplacer longitudinalement sur son arbre 4. On peut ainsi faire avancer l'arbre 4 sans faire varier la position relative des poulies d'entraînement 28,30. L'extrémité arrière de chaque arbre 4 est supportée par un palier de butée 36 monté dans une fourchette 37 surmontée d'une partie filetée 38 guidée par une vis sans fin 39 montée sur le bâti 32 parallèlement à l'axe des arbres 4. Cette vis sans fin supporte une manette 40. La rotation de la manette 40 entraîne le déplacement longitudinal de la fourchette 37 et donc l'avancement ou le recul des meules 2,3. La partie supérieure de la fourchette 37 soutient un index 41a qui se déplace devant une latte graduée 42a. La poulie 29 est supportée par des roulements solidaires du bâti 32. Elle entraîne via le renvoi d'angle 9 un axe 41 disposé transversalement par rapport au plan du disque, lequel axe 41 se termine par les poulies d'entraînement 10,11.30 La Fig. 4 montre de façon plus précise la façon dont est agencé le dispositif de positionnement des meules 2,3. Chaque mandrin 6 est rattaché au bâti 32 par l'intermédiaire d'un amortisseur 7 monté à pivotement autour d'un axe parallèle à l'axe des meules. Ces amortisseurs contribuent à la fois au maintien des mandrins et à l'amortissement des vibrations engendrées lors de la rectification. La position des mandrins est déterminée transversalement par des molettes 42 agissant sur des vis sans fin 43. Un manchon 44 agissant sur des tiges à pas de vis différentiels 45, 46 permet un ajustement micrométrique de la position respective des mandrins. La rectifieuse suivant l'invention se présente sous une forme extrêmement compacte. On peut donc rectifier un disque de frein sans même le démonter de son moyeu. Dans le cas des roues avant, on accède au disque en braquant la direction fortement vers la droite ou vers la gauche, suivant le cas. Le fonctionnement de la rectifieuse suivant l'invention sera décrit en se référant plus particulièrement aux Fig. 2 et 3. La rectifieuse étant convenablement centrée et alignée comme expliqué ci-dessus, on agit sur la manette de déplacement longitudinal de façon à évaluer (sans contact20 entre le disque et les meules) l'extension maximale à donner aux arbres des meules 2,3. Le moteur 8 ayant été mis en route, on amène grâce à sa commande individuelle une des meules en contact avec la face du disque correspondante et l'on effectue un25 aller-retour sur toute la;largeur du disque, ce qui permet déjà de donner une appréciation sur l'état du disque de frein. Après avoir calé la commande de déplacement transversal de la première meule 2 dans cette position, on procède de même pour la seconde meule 3. Les meules 2,3 sont ensuite mises en route et rapprochées simultanément en se servant du réglage de déplacement relatif de précision (44,45,46). On effectue une série de passes successives en resserrant, après chaque35 passe l'intervalle entre les meules, et ce jusqu'à l'obtention du degré de finition désiré. Ces opérations peuvent être effectuées manuellement ou à l'aide d'un dispositif d'avance automatique. Comme le montre schématiquement la Fig. 7, le disque est actionné par le plateau 17 dans le même sens que les meules 2,3. On réduit de cette façon l'arrachement de matière, ce qui limite l'échauffement et permet une rectification plus rigoureuse des surfaces; à titre d'exemple, on peut faire tourner-1-e disque à environ 580 rpm10 et les meules 2,3 à 800 rpm. Tout en n'enlevant de la matière que sur une profondeur minime, on élimine les "points de feu" et on obtient une surface polie propice à un freinage efficace. Les deux faces du disque étant rectifiées simultanément dans des conditions de parfait parallélisme, le voilage initial du disque peut être totalement éliminé. La faible largeur des meules cylindriques (au regard du diamètre du disque) et leur déplacement longitudinal assure une très grande précision à la20 rectification (que ne permettraient pas, notamment, des meules coniques ou des meules très larges dont l'état de surface rigoureux est plus difficile à vérifier). Par ailleurs, le disque étant traité "in situ", sa rectification élimine l'influence de facteurs aléatoires (précision du calage etc.) qui ne peuvent être pris en compte dans aucune autre méthode. La rapidité de l'opération avec la rectifieuse suivant l'invention est, littéralement, un facteur de sécurité pour l'automobiliste. Il est en effet de pratique30 courante, lorsqu'apparaîssent des problèmes de freinage, de changer simplement des plaquettes de l'étrier de frein, alors que la surface des disques est déjà fortement abîmée ou distordue et que les performances ou freinage sont déjà en baisse sensible.35 L'usage de la rectifieuse suivant l'invention, simple, rapide et peu coûteux rend à un véhicule toute sa puissance de freinage sans avoir à changer les disques, d'o gain en argent et en temps de livraison. Les meules se déplaçant parallèlement au disque uniquement par l'intermédiaire des axes rotatifs 4, il est possible d'utiliser la rectifieuse suivant l'invention dans des endroits inaccessibles aux dispositifs connus de l'art antérieur. Lorsqu'il n'est pas possible, pour des raisons d'encombrement, d'insérer la rectifieuse en place en regard du moyeu et de la solidariser au véhicule, la rectification des disques reste, malgré cela, extrêmement aisée: il suffit, en effet, de démonter les disques et de les fixer via une pièce intermédiaire sur le plateau d'entraînement 18 à l'aide des doigts réglables 19. Le disque, entraîné en rotation par le plateau entre les meules 2,3 est rectifié suivant la même procédure, en gardant pratiquement tous les avantages cités plus haut: parallélisme rigoureux des faces, passes extrêmement réduites, enlèvement de matière négligeable.20 On notera qu'il est possible, en modifiant la forme du dispositif d'entraînement 13 de rectifier également des tambours de freins (en n'utilisant dans ce cas qu'une seule des deux meules abrasives 2,3). On peut également entraîner à l'aide du dispositif d'entraînementz13, via différents adapteurs, un tambour de frein avec son axe disposé de la même façon que celle d'un disque à rectifier, en faisant dans ce cas appel à une meule abrasive auxiliaire dont l'axe de rotation est disposé parallèlement à celui du tambour de frein à rectifier, des moyens de positionnement auxiliaire permettant d'amener ladite meule abrasive auxiliaire tangentiellement à la surface intérieure du tambour à rectifier. Cette meule auxiliaire ayant généralement un diamètre inférieur à celui des meules abrasives 2, 3, on peut avantageusement utiliser comme meule auxiliaire une des meules 2, 3 usagée, dont le diamètre est donc réduit. Le principe développé plus haut pour la rectification des disques usagés s'appliquant également pour la rectification des tambours (vitesses de rotation 5 respectives du tambour à rectifier et de la meule abrasive, polissage, faible enlèvement de matière). La meule auxiliaire fonctionnant dans la même gamme de vitesse que les meules 2, 3 peut être entraînée par le même moteur via une courroie.de renvoi.10 Un capot de protection transparent peut être monté autour des pièces en mouvement lors de la rectification au banc, conférant à l'emploi de la rectifieuse suivant l'invention une sécurité de travail optimale.15 De surcroît, ce capot de protection peut être conçu de façon étanche à la poussière et être muni d'un système d'aspiration de la poussière. La rotation du moteur de la rectifieuse mettant en marche une soufflerie, suivant un mécanisme connu en soi, le bloc-moteur est mis en légère surpression. L'air en surpression est évacué par une ou plusieurs lumières percées dans la face avant de la rectifieuse (par exemple entre les mandrins 6), contribuant à la fois au refroidissement des pièces et à l'évacuation des résidus. R E V E N D I CATIONS 1.- Dispositif pour la rectification de disque de frein, notamment pour un disque de frein monté sur un véhicule, ce dispositif comportant un bâti (32), un moteur (8), deux outils de rectification, des moyens de déplacement longitudinaux aptes à déplacer ces outils parallèlement à un plan de référence et des- moyens de déplacement10 transversaux aptes à déplacer ces outils transversalement par rapport à ce plan, des moyens de centrage et d'entraînement en rotation (13) de ce disque caractérisé en ce que les outils de rectification sont des meules à surface abrasive cylindrique (2,3) montées sur des arbres rotatifs15 (4) disposés parallèlement l'un à l'autre et parallèlement au plan de référence, de part et d'autre de celui-ci, ces arbres rotatifs (4) étant montés coulissants dans des mandrins de manière à assurer le déplacement longitudinal des meules (2,3).20 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les arbres rotatifs (4) sont soutenus à leur extrémité opposée aux meules à surface abrasive cylindrique (2,3) par des paliers de butée (36) montés dans une fourchette (37) apte à se déplace le long d'une vis sans25 fin (39) entraînée par unzmoyen d'entraînement (40). 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les meules abrasives (2,3) tournent en sens opposé l'une de l'autre et en ce que les surfaces venant en contact avec le disque se30 déplacent dans le même sens que ledit disque, mais pas à la. même vitesse linéaire, de façon à obtenir un polissage avec un minimum d'enlèvement de matière. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que les moyens de centrage et d'entraînement en rotation du disque comportent un plateau rotatif (17) apte à maintenir le disque suivant le plan de référence du dispositif (1). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque mandrin (6) est apte à être déplacé dans le bâti (32) 5 transversalement par rapport au plan de référence par une commande de déplacement transversal indépendante (42, 43). 6.- Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte une commande de déplacement transversale relatif (44,45,46)-commune aux deux mandrins10 (6) apte à écarter et rapprocher simultanément l'un par rapport à l'autre ces deux mandrins (6). 7.- Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la commande de déplacement transversal relatif est constituée par un dispositif à pas de vis15 différentiel (44, 45,46). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que des poulies (28,30) sont calées sur les arbres rotatifs (4); ces poulies (28,30) étant entraînées par une courroie (25), ladite courroie (25) passant sur une poulie motrice (26) actionnée par le moteur (8) et comportant un dispositif de tension (31,33,34) apte à compenser les variations de tension dues à un changement de position relative des arbres (4) de ces deux meules abrasives (2,3). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un bras articulé (21) doté d'une patte de fixation (22) apte à être solidarisée à un support d'étrier de frein de façon à aligner le plan de référence du dispositif sur le plan d'un disque monté sur un véhicule. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de centrage et d'entraînement (13) ajustables de façon à pouvoir entraîner, en lieu et place d'un disque, un tambour de frein à tambour et - une meule à surface abrasive cylindrique apte à rectifier la face intérieure du dit tambour de frein, l'axe de cette meule abrasive cylindrique étant parallèle à l'axe de rotation du dit tambour de frein.