Brevet FR2748306A1 — publié le 19971107

DISPOSITIF DE FREINAGE ASSOCIANT DES SURFACES DE FRICTION PLANES ET TRONCONIQUES La présente invention a pour objet un dispositif de freinage associant des surfaces de friction planes et tronconiques. I1 peut convenir à tous les mécanismes ou machines nécessitant des dispositifs de freinage très efficaces, mais est en tout premier lieu destiné à l'équipement de véhicules routiers, tels que motocyclettes, voitures, camions cars, ou autres tels que chemins de fer ou avions. Dans le domaine des véhicules en général, et des véhicules automobiles en particulier, le problème du freinage revêt un caractère primordial dès que les questions de sécurité entrent en jeu. Les freins à tambours, dont l'emploi s'était généralisé en raison de leur surface de frottement importante et de leurs caractéristiques auto-bloquantes, ont été remplacés par les freins à disque dès que des systèmes hydrauliques assistés fiables ont pu être industrialisés à un coût raisonnable. Les freins à disque, qui sont utilisés quasi exclusivement sur les voitures commercialisées aujourd'hui, présentent une grande progressivité, provoquent très peu de vibrations et permettent un remplacement aisé des garnitures de friction. Le faible rapport entre la surface de frottement active et la surface totale du disque assure un excellent refroidissement mais limite l'efficacité du système qui semble actuellement difficile à améliorer sans modifier sa structure. Différents systèmes de freinage basés sur l'utilisation de roues à gorges périphériques ou latérales ont été proposés. Par exemple, le brevet NO FR 1 123 817, déposé le 19 mars 1955 par la Société ANDRÉ CITROEN, fait état d'un frein particulièrement applicable aux véhicules automobiles et caractérisé par la combinaison d'une poulie à gorge calée sur l'arbre à freiner, et d'au moins un levier articulé relié à la timonerie de commande et portant une garniture susceptible de pénétrer à force dans la gorge de la poulie. Le but recherché, qui est la possibilité d'obtenir une augmentation de la puissance de freinage pour un meme diamètre de la poulie, est atteint en prévoyant plusieurs gorges, ce qui bien sûr augmente l'encombrement du dispositif. Le brevet NO FR 1 421 621, déposé le 10 novembre 1964 par MM. BARALE et ROASIO, décrit un dispositif de freinage pour roues de véhicules, du type comprenant au moins deux organes mobiles agissant, sous l'action d'un système de commande, sur les faces latérales d'un élément solidaire de la roue, comportant des garnitures à friction appliquées sur chacun des organes mobiles présentant, sur leur face d'engagement avec ledit élément solidaire de la roue et coopérant avec celle-ci, un certain nombre de rainures ou gorges circulaires ayant, suivant une section transversale, un profil dentelé constitué par une série de saillies à surfaces inclinées, la surface coopérante dudit élément solidaire de la roue présentant plusieurs gorges ou rainures circulaires similaires conjuguées avec celles des garnitures, afin d'accroître les surfaces de contact entre les parties fixes et mobiles du dispositif. Dans le brevet NO FR 2 706 957 du 24 juin 1993, déposé par l'inventeur de la présente demande, sont décrits des organes de freinage ou d'accouplement comportant au moins deux couples de surfaces de friction symétriques tronconiques, et en particulier un frein à disque constitué d'une roue comportant une gorge trapézoïdale périphérique externe formée de surfaces de friction tronconiques symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, ainsi que d'une ou plusieurs mâchoires articulées, oscillant autour d'un pivot fixe, et pourvues de garnitures d'usure pouvant être appliquées sur lesdites surfaces tronconiques grâce à l'action d'un piston. Le dispositif selon la présente invention a pour objet de permettre la réalisation d'un frein à disque présentant, par rapport aux systèmes utilisés actuellement, une surface de friction sensiblement plus importante, sans augmenter l'encombrement global du mécanisme, et sans diminuer le rapport entre cette surface de friction et la surface totale en contact avec l'air ambiant, de manière à obtenir une plus grande efficacité tout en assurant un refroidissement satisfaisant. I1 est constitué d'un frein à disque comportant deux plaquettes de friction appliquées sur les surfaces latérales par des pistons se mouvant dans deux cylindres montés sur un étrier équipé d'un troisième cylindre, périphérique, recevant un piston apte à appuyer sur un levier articulé sur ledit étrier et portant des garnitures de friction s'appliquant sur les deux surfaces tronconiques formant les côtés internes d'une gorge de section trapézoïdale prévue à la périphérie du disque. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente le dispositif vu de côté, la figure 2 est une coupe perpendiculaire à l'axe de rotation, suivant les flèches B-B de la figure 3 et la figure 3 est une coupe passant par l'axe de rotation, suivant les flèches A-A de la figure 1. Les dispositifs de freinage, en particulier dans le domaine des véhicules routiers, sont constitués pour l'essentiel de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, dont l'un au moins est rotatif, et comportant chacun une ou plusieurs surfaces pouvant entrer en contact avec une ou plusieurs surfaces correspondantes de l'autre élément, ou au contraire s'écarter d'elles, la ou les surfaces de l'un des éléments portant en général une garniture d'usure le plus souvent remplaçable. Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'un disque 1 solidaire de la roue du véhicule et comportant deux zones de friction planes 2 latérales parallèles, ainsi qu'une gorge périphérique de section trapézoïdale dont les côtés sont formés de deux surfaces de friction tronconiques 3 symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Un étrier 4 fixe, coiffant les deux zones planes 2 et la gorge périphérique, est équipé d'une part, de deux cylindres latéraux 5 d'axes parallèles à l'axe de rotation de la roue et dans lesquels peuvent se déplacer deux pistons latéraux 6 et, d'autre part, d'un cylindre périphérique 7 d'axe parallèle à un rayon du disque 1 et recevant un piston périphérique mobile 8. Les trois cylindres 5, 7 sont reliés par une tubulure 9 raccordée au circuit sous pression de freinage. Des plaquettes 10, identiques à celles utilisées sur les freins à disques courants, sont montées sur l'étrier 4, de part et d'autre du disque 1 de manière à être appliquées sur les zones planes 2 par les pistons latéraux 6 lors du freinage. En même temps, le piston périphérique 8 actionne un levier oscillant 11 articulé sur un pivot 14 solidaire de l'étrier 4 et comportant des garnitures d'usures 12 déterminées pour s'appliquer sur les deux surfaces de friction tronconiques 3. L'étrier fixe 4 est monté de manière à ce que, lorsque il tourne dans son sens de rotation normal (flèche 13), le disque 1 pénètre dans l'étrier du côté du pivot, de manière à éviter que la friction des garnitures 12 sur les flancs de la gorge périphérique ne tendent à augmenter le la pression d'application sur ceux-ci, ce qui risquerait d'entraîner des vibrations ou des blocages intempestifs. Les deux pistons latéraux peuvent être remplacés par un seul piston agencé pour provoquer le rapprochement des plaquettes 10 de freinage, l'étrier 4 étant dans ce cas du type dit "flottant". Les gorges trapézoïdales formées par les surfaces de friction tronconiques 3 peuvent être multiples sur un disque de frein unique, permettant ainsi de diminuer son diamètre et donc son encombrement radial, ce qui peut faciliter la conception de certaines réalisations. L'efficacité des dispositifs décrits ci-avant peut être accrue par rainurage et/ou perçage des surfaces de friction dans le but d'améliorer respectivement l'adhérence et le refroidissement. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Dispositif de freinage associant des surfaces de friction planes et tronconiques, destiné en particulier à l'équipement des véhicules routiers mais pouvant s'appliquer à tous les mécanismes ou machines nécessitant des dispositifs de freinage efficaces agissant sur un élément rotatif, caractérisé par la combinaison d'un frein à disque comportant deux plaquettes (10) de type connu pouvant être appliquées sur les surfaces planes (2) de friction disposées de chaque côté du disque (1) au moyen d'un ou de deux pistons (6) se mouvant dans un ou deux cylindres latéraux (5) d'axe parallèle à l'axe de l'élément rotatif et montés sur un étrier fixe (4) équipé d'un cylindre périphérique (7) recevant un piston mobile (8) apte à appuyer sur un levier oscillant (11) articulé sur ledit étrier et portant des garnitures d'usure (12) s'appliquant sur les surfaces de frictions tronconiques (3) formant les côtés internes d'au moins une gorge de section trapézoïdale prévue à la périphérie du disque (1). 20. Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le ou les cylindres latéraux (5) et le cylindre périphérique (7) sont reliés par une tubulure (9) raccordée au circuit hydraulique de freinage de manière à ce que les plaquettes (10) et le levier oscillant (11) soient actionnés simultanément. 30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'il est monté de manière à ce que, lorsque il tourne dans son sens de rotation normal (flèche 13), le disque (1) "pénètre" dans l'étrier fixe (4) du côté du pivot (14) d'articulation du levier oscillant (il) de telle manière que la friction des garnitures (12) sur les surfaces de frictions tronconiques (3) de la gorge périphérique ne tendent pas à augmenter la pression d'application desdites garnitures sur lesdites surfaces de friction. 40. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le disque (1) comporte plusieurs gorges périphériques de sections trapézoïdales. 50. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les deux plaquettes (10) sont actionnées par deux pistons (6) se mouvant dans deux cylindres latéraux (5). 60. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, se caractérisant par le fait que l'étrier fixe (4) est de type "flottant", les deux plaquettes (10) étant actionnées par un seul piston (6) se mouvant dans un unique cylindre latéral (5) et étant agencé pour provoquer le rapprochement desdites plaquettes.