Brevet FR2747751A1 — publié le 19971024

FREIN A DISQUE A COUPLES PARASITES REDUITS. La présente invention concerne un frein à disque pour véhicule à moteur, comprenant - deux éléments de frein mobiles l'un par rapport à l'autre, dont l'un est un étrier chevauchant un disque de frein de rayon déterminé, et dont l'autre est un support fixé au véhicule, le disque adoptant un premier sens de rotation pour un déplacement du véhicule en marche avant et étant délimité, dans un plan médian, par une périphérie circulaire partageant ce plan médian en points intérieurs et en points extérieurs; - des moyens de serrage comprenant un cylindre solidaire de l'étrier et présentant en regard du disque une ouverture fermée par un piston mobile suivant un premier axe, le disque passant entre ce piston et un nez de l'étrier; - des moyens de guidage permettant un coulissement de l'étrier par rapport au support lors d'un actionnement des moyens de serrage, ces moyens de guidage comprenant au moins une première colonnette fixée au support perpendiculairement au disque et formant un premier appui de l'étrier sur le support, un premier alésage formé dans l'étrier et coulissant sur cette première colonnette, et un second appui décalé par rapport à la première colonnette dans le premier sens de rotation du disque, et - deux éléments de friction tournés vers des faces opposées du disque, portés par le support, enserrés entre le piston et le nez d'étrier, et appliqués sur le disque lors de l'actionnement des moyens de serrage. De tels freins sont bien connus dans l'art antérieur. comme le montre par exemple le document GB-A-2 202 287. Un problème très ancien qui se pose dans les freins de ce type, dits "à étrier coulissant", est la déformation que subissent les divers composants de tels freins en fonctionnement, en particulier les colonnettes, dont des déformations importantes entraînent une usure dissymétrique des éléments de friction et un mauvais retour de l'étrier dans sa position de repos après relâchement du frein. L'invention se situe dans ce contexte et a pour but de proposer un frein à disque à étrier coulissant, de structure simple, dans lequel les couples de flexion appliqués aux colonnettes sont réduits par rapport à la valeur qu'ils présentent dans les freins à disque actuels. A cette fin, le frein de l'invention, par ailleurs conforme au préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la première colonnette s'étend suivant un second axe, parallèle au premier axe, qui coupe le plan médian du disque en un point extérieur à la périphérie du disque, en ce qu'une projection orthogonale du second appui sur le plan médian du disque est un point intérieur à la périphérie du disque, et en ce qu'un premier plan passant par les premier et second axes, et un second plan passant par le premier axe et le second appui forment entre eux un angle compris entre 170 degrés et 180 degrés. Dans un mode de réalisation typique de l'invention, la projection orthogonale du second appui sur le plan médian du disque est par exemple séparée de la périphérie du disque par une distance au moins égale au cinquième du rayon du disque. Le second appui peut lui-même être constitué, comme c'est fréquemment le cas dans l'art antérieur, par une seconde colonnette solidaire du support et parallèle au premier axe. En outre, pour équilibrer les forces résistantes, le premier alésage est de préférence disposé de manière à être coupé par le plan médian du disque en deux parties dont chacune est au plus égale au double de l'autre. Dans une application privilégiée de l'invention, le support est constitué par un portefusée présentant au moins des première et seconde branches radiales, en ce que la première branche et les éléments de fnction présentent des reliefs complémentaires permettant aux éléments de friction de s'accrocher à la première branche et de la tirer dans le premier sens de rotation du disque, et en ce que la seconde branche et les éléments de friction présentent des zones d'appui réciproques permettant aux éléments de friction de pousser la seconde branche dans le premier sens de rotation du disque. n est alors avantageux, dans une telle application. de prévoir que la première branche du porte-fusée comporte des moyens pour supporter la première colonnette et un amortisseur du véhicule. n peut également être avantageux de prévoir que la première branche comporte des moyens pour supporter la première colonnette et des moyens pour supporter un mécanisme de commande de la direction de la roue du véhicule, et que la seconde branche comporte des moyens pour supporter le second appui et des moyens pour supporter un amortisseur du véhicule. 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 axiale du frein à disque réalisé selon les enseignements de la présente invention; - La Figure 2 est une vue radiale, en coupe partielle, du frein à disque de la Figure 1; - La Figure 3 est une vue en coupe partielle du frein à disque de la présente invention, selon les lignes m-m de la Figure 1 ou de la Figure 5; - La Figure 4 est une vue en coupe partielle du frein à disque de la présente invention, selon les lignes IV-IV de la Figure I ou de la Figure 5, et - La Figure 5 est une vue axiale d'une variante de réalisation du frein à disque de la Figure 1. On a représenté sur les Figures 1 et 2 un frein à disque. comportant un étrier 10 monté coulissant sur un support fixe 12, faisant partie intégrante ou étant solidaire, par exemple par vissage, d'une partie fixe 14 du véhicule telle qu'un porte-tiisée. L'étrier 10 chevauche un disque de frein 16 de rayon R et solidaire d'une roue du véhicule, tournant par exemple dans le sens de la flèche A (Figure I) lorsque le véhicule se déplace en marche avant. L'étrier 10 comporte sur un de ses côtés, appelé par convention côté intérieur, des moyens d'actionnement ou de serrage formés d'un alésage borgne 18 (Figure 2) ouvert du côté du disque 16 et formant un cylindre 18 dans lequel est susceptible de coulisser un piston 20 lorsqu'un fluide sous pression est introduit dans une chambre de travail 22 par un conduit d'amenée 24 destiné à être relié à une source de fluide sous pression, telle qu'un maîtrecylindre (non représenté) commandant le circuit de freinage du véhicule automobile. Un joint carré 25 logé dans une gorge de l'alésage 18 assure l'étanchéité du coulissement du piston 20 dans le cylindre 18. Le piston 20 est ainsi susceptible d'amener un élément de friction 24 directement en contact d'une face du disque 16 et un autre élément de friction 26 contre l'autre face du disque 16 par réaction au moyen d'un nez d'étrier 28 formé sur l'autre coté de l'étrier 10, appelé par convention côté extérieur, lorsque l'étrier coulisse axialement par rapport au support 12. Comme on l'a représenté sur les Figures, le coulissement de l'étrier sur le support fixe 12 est obtenu au moyen de deux appuis coulissants axialement 30 et 32. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figures, le support 12 est d'une seule pièce avec le porte-fusée 14. Ce dernier est formé avec au moins deux branches radiales 40 et 42, servant d'une part à la fixation des appuis coulissants 30 et 32, et d'autre part au guidage des éléments de fnction 24 et 26. Dans cet exemple, la première branche radiale 40 et les éléments de friction 24 et 26 présentent des reliefs complémentaires 44 et 46 respectivement pour permettre aux éléments de friction 24 et 26 de s'accrocher à cette première branche, et de la tirer dans le sens de la flèche A (Figure 1) lors d'une action de freinage pendant que le véhicule progresse en marche avant. De façon avantageuse, la première branche radiale 40 est formée sur une extension 60 du porte-fusée 14, normalement utilisée pour fixer l'amortisseur associé à cette roue du véhicule. De la même façon, la seconde branche 42 présente une surface de butée 48 sur laquelle viennent en appui des zones d'appui 50 formées sur les éléments de friction 24 et 26, permettant à ces derniers de pousser la seconde branche 42 lors de cette meme action de freinage. Conformément à la présente invention, le premier appui coulissant 30 est formé d'une colonnette axiale 30, d'axe A1 solidaire du support fixe 12, par exemple par vissage, et reçue avec un jeu réduit dans un alésage axial borgne 34 de l'étrier 10. La colonnette axiale 30 s'étend à partir du support fixe 12 axialement, parallèlement à l'axe du disque 16 et au dessus de la périphérie P de ce dernier, en direction de l'extérieur, de façon à dépasser le plan médian M (Figures 2 à 4) du disque 16. Selon un mode de réalisation préfëré, le plan médian M du disque 16 coupe l'alésage 34 en deux parties sensiblement égales, la longueur de chacune étant au plus égale au double de l'autre. Une telle disposition permet au frein à disque réalisé conformément à la présente invention de conserver ses caractéristiques de tonctionnement quel que soit le degré d'usure des éléments de friction 24 et 26. Le second appui coulissant 32 est formé d'une seconde colonnette axiale 32, d'axe A2, elle aussi solidaire du support fixe 12, et reçue, avec un jeu légèrement supérieur au jeu de la première colonnette 30 dans son alésage 34, dans un alésage axial traversant 36 de l'étrier 10. La colonnette axiale 32 s'étend à partir du support fixe 12 axialement, parallèlement à l'axe du disque 16, en direction de l'intérieur, de telle manière que l'intersection entre l'axe de la colon nette 32 et le plan médian M du disque 16 soit située à l'intérieur de la périphérie P du disque 16. Selon un mode de réalisation préfëré, le point d'intersection entre l'axe de la colonnette 32 et le plan médian M du disque 16 est situé à une distance de la périphérie P du disque 16 au moins égale au cinquième du rayon R du disque 16. De plus, les axes A1 et A2 sont disposés sensiblement symétriquement par rapport à l'axe A3 du cylindre 18. De façon plus précise, les axes A1 et A2 sont situés à la même distance de l'axe A3, et les plans P1, contenant les axes Al et A, et P, contenant les axes A2 et A3, forment entre eux un angle compris entre 170 et 180 degrés. Grâce à un tel mode de réalisation, la colonnette 32 coulisse dans l'étrier 10 à une distance minimale de l'axe A3 d'action du piston 20, compte tenu du rayon du cylindre 18 et de son propre rayon, et, de plus, sensiblement dans le plan des forces de réaction défini par le plan passant par les axes A1 et A2. Lors d'une action de freinage, le véhicule se déplaçant en marche avant, un fluide sous pression est fourni à la chambre 22 pour faire avancer le piston 20 vers le disque 16, et, par réaction, faire s'approcher le nez 28 du disque 16. Les éléments de friction 24 et 26 sont ainsi amenés en contact avec les faces du disque 16 pour en ralentir la vitesse de rotation. On voit donc bien que, grâce à l'invention, les forces de réaction dûes au frottement des éléments de friction 24 et 26 sur le disque 16 sont transmises à l'étrier 10 par les colonnettes 30 et 32, symétriques par rapport à l'axe du cylindre 18 et du piston 20 exerçant l'effort de freinage. n en résulte donc que, même sous des efforts de freinage élevés, le coulissement de l'étrier sur les colonnettes 30 et 32 ne sera pas contrarié. De plus, l'étrier 10 coulisse sur la colonnette 30, située en amont par rapport au sens de rotation du disque 16, et s'étendant au delà du plan médian M du disque 16, dans lequel est contenues la résultante des forces de frottement des éléments de friction 24 et 26 sur les faces du disque 16. Il en résulte donc que le couple de torsion auquel est soumis l'étrier 10 lors d'une action de freinage est réduit à une valeur minimale. de même que les déformations qu'il peut être amené à subir. Enfin, la disposition particulière selon l'invention des axes A1 et A2 des colonnettes 30 et 32, l'un passant au delà de la périphérie P du disque 16 et la projection de l'autre sur le plan médian M du disque 16 étant à l'intérieur de la périphérie P du disque, permet de réduire de façon importante la distance entre ces axes A1 et A2, ce qui résulte en un couple de frottement minimal puisque la résultante des forces de réaction est située au voisinage immédiat des zones de coulissement de l'étrier sur les colonnettes. L'arc-boutement des colonnettes est ainsi réduit au minimum, et le coulissement peut se produire dans des conditions optimales. On a représenté sur la Figure 5 une variante du mode de réalisation qui vient d'être décrit, et plus particulièrement applicable dans le cas ou le frein à disque de l'invention est destiné à équiper une roue directrice d'un véhicule. Selon cette variante, la première branche radiale 40' est formée sur une extension du porte-ftisée 14, normalement utilisée pour fixer une rotule de direction 62, et la seconde branche 42' est tonnée sur l'extension 60 du porte-fusée qui est utilisée pour fixer l'amortisseur associé à cette roue du véhicule. Les autres caractéristiques du frein à disque représenté sur le Figure 5 sont identiques à celles du frein à disque décrit plus haut, elles procurent les mêmes avantages, et elles ne seront donc pas explicitées plus en détail. On a donc bien réalisé un frein à disque à étrier coulissant, dans lequel la déformation que subissent l'étrier et les colonnettes lors d'une action de freinage est réduite à une valeur minimale, résultant en un usure symétrique des éléments de friction, et facilitant le retour en position de repos de l'étrier après relâchement du frein. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier et qui rentrent dans le cadre des revendications annexées. C'est ainsi par exemple que le support fixe 12 pourrait également être constitué d'une chape rapportée sur le porte-fusée 14. REVENDICATIONS 1. Frein à disque pour véhicule à moteur, comprenant - deux éléments de frein (10, 12) mobiles l'un par rapport à l'autre, dont l'un est un étrier (10) chevauchant un disque de frein (16) de rayon (R) déterminé et solidaire d'une roue du véhicule, et dont l'autre est un support (12) fixé au véhicule, le disque (16) adoptant un premier sens de rotation (A) pour un déplacement du véhicule en marche avant et étant délimité, dans un plan médian (M), par une périphérie circulaire (P) partageant ce plan médian (M) en points intérieurs et en points extérieurs; - des moyens de serrage comprenant un cylindre (18) solidaire de l'étrier (10) et présentant en regard du disque (16) une ouverture fermée par un piston (20) mobile suivant un premier axe (A3), le disque (16) passant entre ce piston (20) et un nez (28) de l'étrier (10); - des moyens de guidage (30, 32) permettant un coulissement de l'étrier (10) par rapport au support (12) lors d'un actionnement des moyens de serrage, ces moyens de guidage comprenant au moins une première colonnette (30) fixée au support (12) perpendiculairement au disque (16) et formant un premier appui de l'étrier (10) sur le support (12), un premier alésage (34) formé dans l'étrier (10) et coulissant sur cette première colonnette (30) , et un second appui (32) décalé par rapport à la première colonnette (30) dans le premier sens de rotation (A) du disque (16), et - deux éléments de friction (24, 26) tournés vers des faces opposées du disque (16), portés par le support (12), enserrés entre le piston (20) et le nez (28) d'étrier (10), et appliqués sur le disque (16) lors de l'actionnement des moyens de serrage, caractérisé en ce que la première colonnette (30) s'étend suivant un second axe (au), parallèle au premier axe (A3), qui coupe le plan médian (M) du disque (16) en un point extérieur à la périphérie (P) du disque (16), en ce qu'une projection orthogonale du second appui (32) sur le plan médian (M) du disque (16) est un point intérieur à la périphérie (P) du disque (16), et en ce qu'un premier plan (P1) passant par les premier (A) et second (Ai) axes, et un second plan (P2) passant par le premier axe (A3) et le second appui (;2) fouinent entre eux un angle compris entre 170 degrés et 180 degrés. 2. Frein à disque suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la projection orthogonale du second appui (32) sur le plan médian (M) du disque (16) est séparée de la périphérie (P) du disque (16) par une distance au moins égale au cinquième du rayon (R) du disque(16). 3. Frein à disque suivant la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le second appui (32) est constitué par une seconde colonnette (32) solidaire du support (12) et parallèle au premier axe (A3). 4. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier alésage (34) est coupé par le plan médian (N1) du disque (16) en deux parties dont chacune est au plus égale au double de l'autre. 5. Frein à disque suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (12) est constitué par un porte-ilsée (14) présentant au moins des première (40) et seconde (42) branches radiales, en ce que la première branche (40) et les éléments de friction (24, 26) présentent des reliefs complémentaires (44 46) permettant aux éléments de friction (24, 26) de s'accrocher à la première branche (40) et de la tirer dans le premier sens (A) de rotation du disque (16), et en ce que la seconde branche (42) et les éléments de friction (24, 26) présentent des zones d'appui réciproques (48, 50) permettant aux éléments de friction (24, 26) de pousser la seconde branche (42) dans le premier sens (A) de rotation du disque (16). 6. Frein à disque suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la première branche (40) comporte des moyens pour supporter la première colonnette (30) et des moyens (60) pour supporter un amortisseur du véhicule. 7. Frein à disque suivant le revendication 5, caractérisé en ce que la première branche (40') comporte des moyens pour supporter la première colonnette (30) et des moyens (62) pour supporter un mécanisme de commande de la direction de la roue du véhicule, et en ce que la seconde branche (42') comporte des moyens pour supporter le second appui (32) et des moyens (60) pour supporter un amortisseur du véhicule.