Brevet FR2772097A1 — publié le 19990611

Colonnette de verrouillage de frein à disque à étrier flottant La présente invention concerne une colonnette de verrouillage de frein à disque à étrier flottant reliée à une chape par une colonnette de guidage et par une colonnette de verrouillage vissées et coulissant dans des alésages respectifs de l'étrier, la colonnette de verrouillage ayant un diamètre nettement inférieur à celui de l'alésage qui la reçoit et elle porte à son extrémité libre un élément d'appui et de glissement assurant le contact avec l'alésage. On connaît une colonnette de verrouillage du type défini ci-dessus. Cette colonnette comporte à son extrémité libre, c'est-à-dire celle logée dans l'alésage de l'étrier flottant, un élément d'appui et de glissement formé par un joint en caoutchouc, dit joint patin, fixé partiellement dans une gorge périphérique réalisée dans la colonnette. Le contact entre la colonnette et l'alésage se fait par l'intermédiaire de ce joint. I1 est rappelé que la colonnette de verrouillage doit etre en principe parallèle à la colonnette de guidage pour permettre le libre coulissement de l'étrier flottant par rapport aux deux colonnettes portées par la chape. Malheureusement, lors des interventions sur le frein à disque, par exemple pour changer les plaquettes, il faut enlever la colonnette de verrouillage, si bien qu'au remontage on ne peut garantir le parallélisme entre les deux colonnettes. Pour éviter le serrage ou le grippage de l'étrier sur la colonnette de verrouillage, le contact linéaire entre la colonnette de verrouillage et son logement est assuré par un contact très limité par l'élément d'appui et de glissement (le joint en caoutchouc). Ce joint en caoutchouc est fortement sollicité ; il subit des températures élevées au moment du freinage ; sa surface de contact étant faible et il s'use beaucoup. De plus, il ne permet d'absorber que de manière peu satisfaisante les vibrations entre la colonnette et l'étrier. Il existe également des colonnettes selon le document EP 0 511 581. Mais cette fabrication est coûteuse et délicate. Selon un autre document de l'art antérieur WO 95/10 712 on connaît des colonnettes mais celles-ci sont trop molles. Enfin, l'utilisation de bagues élastomères, bien que permettant l'emploi de colonnettes de fabrication standard, induit une étanchéité gênante et des frottements plus importants que ceux produits par un contact métal/métal tel que décrit dans les deux documents évoqués ci-dessus. A cette difficulté s'ajoute celle du gonflement possible du joint dans la graisse, sa destruction variable par abrasion sur la fonte et le colmatage de l'alésage dans lequel glisse le joint. par les résidus résultant du gommage de celui-ci entre le fond de l'alésage fermé par un bouchon et l'autre partie de l'alésage. Comme la lubrification se fait avec de la graisse, celle-ci ne peut que difficilement passer d'un côté à l'autre du joint. Il existe aussi des amortisseurs élastiques à lames en bout de colonnettes de guidage mais ces amortisseurs ont l'inconvénient de ne pas surmonter les efforts transversaux importants et de ne pas éliminer de ce fait les bruits de claquage ou de fonctionner en glissement adaptatif par rapport à l'effort coulissant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une colonnette de verrouillage qui puisse coulisser librement et de façon amortie dans son alésage pendant les mouvements de translation de l'étrier tout en absorbant efficacement les vibrations entre la colonnette et l'étrier et sans constituer de barrière étanche à l'agent lubrifiant placé dans l'alésage. A cet effet, l'invention concerne une colonnette du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'élément d'appui et de glissement est formé par un enroulement libre d'un fil d'acier à ressort enroulé sur au moins un tour avec un diamètre extérieur voisin de celui de l'alésage et un diamètre intérieur supérieur à celui du corps de la colonnette pour ne pas toucher la colonnette, cet enroulement libre se terminant à au moins une extrémité par un moyen de serrage de l'élément sur la colonnette. L'élément selon l'invention maintient, de manière flottante, la colonnette en appui contre la surface de l'alésage. Cet appui flottant absorbe les vibrations transversales, c' est-à-dire celles sensiblement perpendiculaires à l'axe de la colonnette. Cet élément d'appui favorise la souplesse du glissement entre la colonnette et l'étrier. Il résiste parfaitement aux températures élevées auxquelles peut être exposée cette extrémité de colonnette au moment du freinage. Enfin, comme l'élément d'appui n'est pas serré contre la colonnette, au niveau de son enroulement libre, il permet le passage de l'agent lubrifiant sans former de bouchon : cet agent lubrifiant passe par-dessus le moyen de serrage de l'élément sur la colonnette puis entre les spires de l'enroulement libre et en dessous de celles-ci. Suivant une caractéristique avantageuse, le moyen de serrage est prévu aux deux extrémités de l'enroulement libre. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le moyen de serrage est formé par un enroulement serré du fil d'acier à ressort sur au moins un tour, pour être bloqué sur l'extrémité du corps de la colonnette. Le moyen de serrage constitue ainsi une pièce unique avec l'enroulement libre. Cet ensemble peut facilement être réalisé à la manière d'un ressort hélicoïdal, par un simple enroulement de fil d'acier à ressort. Suivant une caractéristique avantageuse, la colonnette comporte une gorge périphérique et l'enroulement serré est logé dans cette gorge périphérique. L'enroulement serré, du fait de son élasticité, s'engage facilement dans la gorge périphérique et y reste bloqué en translation. Ce montage est également possible pour des moyens de serrage prévus aux deux extrémités de l'enroulement libre. D'une manière particulièrement avantageuse, la colonnette est munie de plusieurs éléments d'appui et de glissement, séparés, formés chacun d'un fil d'acier à ressort enroulé suivant un même pas, ces éléments état imbriqués et décalés angulairement. Une telle combinaison de plusieurs enroulements, en particulier de trois enroulements répartis de façon équiangulaire, assure un excellent appui périphérique de l'élément contre la surface de l'alésage, garantissant le centrage élastique de la colonnette dans l'alésage. La présence de plusieurs enroulements imbriqués ne gêne nullement le passage du fluide de graissage d'un côté à l'autre de cet élément d'appui et de glissement qui ne constitue pas de barrière ou de bouchon. Suivant d'autres caractéristiques intéressantes - la colonnette comporte près de son extrémité un renforce ment formant deux épaulements écartés sensiblement de la longueur de l'enroulement libre et servant d'appui aux moyens de serrage à chaque extrémité de l'enroulement li bre, ces moyens de serrage pouvant librement coulisser sur la colonnette au-delà de chaque épaulement, - les extrémités de l'enroulement libre rejoignent les moyens de serrage en un point et les deux points sont décalés an gulairement de 90". Cette disposition des extrémités de l'enroulement libre est utilisé de préférence pour les différents enroulements libres simples ou combinés. Les différents enroulements libres se terminent par des enroulements serrés qui sont eux-mêmes imbriqués. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un frein à disque au niveau de sa colonnette de verrouillage, - la figure 2 est une vue de détail d'une extrémité de colonnette munie d'un élément d'appui et de glissement selon l'invention, - la figure 3 est une vue de détail d'une extrémité de colonnette munie d'un élément d'appui et de glissement selon la figure 1, composé de l'imbrication de trois enroulements libres, - la figure 9 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 1, - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2 montrant une variante d'extrémité de colonnette, - la figure 6 montre les déplacements de spires s'amortissant en mode transverse. Selon la figure 1, l'invention concerne une colonnette de verrouillage 1 d'un frein à disque à étrier flottant comprenant un étrier 2 relié à une chape 3 par une colonnette de guidage non représentée et par la colonnette de verrouillage 1. La colonnette de verrouillage s'appuie par sa base 11 contre la surface correspondante 31 de la chape. Une vis 33 s'appuie contre l'autre face 32 de la chape et vient dans la base 11 de la colonnette 1 logée dans un alésage 21 de l'étrier flottant. Cet alésage est fermé à son extrémité libre par un bouchon 22. A l'autre extrémité, l'alésage est relié à la base il de la colonnette par un joint 23 tel qu'un joint à enroulement. Le corps 12 de la colonnette porte, près de son extrémité 13, un élément d'appui et de glissement 104 qui sera décrit ci-après. Cet élément d'appui et de glissement assure le contact entre l'extrémité de la colonnette 1 et l'alésage 21 et permet d'absorber le défaut de parallélisme entre la colonnette de verrouillage 1 et la colonnette de guidage. Selon un premier mode de réalisation, l'élément d'appui et de guidage 4 (figure 2) comprend un enroulement libre 41 formé d'un fil d'acier à ressort cintré suivant un enroulement hélicoïdal sur au moins un tour. Cet enroulement est fait avec un diamètre extérieur DE voisin du diamètre (D) de la l'alésage 21. En fait ce diamètre (DE) est de préférence légèrement supérieur au diamètre (D) pour que l'appui de l'enroulement libre 41 dans l'alésage 21 se fasse avec un certain écrasement élastique. Le diamètre intérieur (DI) de cet enroulement libre 41 est supérieur au diamètre (d) du corps 12 de la colonnette pour laisser du jeu entre l'enroulement libre 41 et la surface de la colonnette 12. Ainsi, lorsque l'élément d'appui et de glissement 4 avec la colonnette 12, est placé dans l'alésage 21, la colonnette 12 est appuyée par un appui flottant à l'intérieur de l'alésage 21. Cet appui flottant compense les éventuels défauts de parallélisme entre la colonnette de verrouillage 12 et l'alésage 21 (défauts de parallélisme dus à des défauts de montage inévitables de la colonnette de verrouillage sur la chape 3). A au moins l'une de ses extrémités telle que l'extrémité avant, l'enroulement libre 41 est muni d'un moyen de serrage 42 pour être serré sur l'extrémité 13 de la colonnette. L'autre extrémité de l'enroulement libre 41 peut également comporter un moyen de serrage 43. Les moyens de serrage 42, 43 sont constitués par un enroulement serré sur au moins un tour du fil d'acier à ressort constituant l'enroulement libre 41. Cet enroulement serré est fait suivant un diamètre inférieur au diamètre (d) de la colonnette 12 pour maintenir de manière serrée l'élément d'appui et de glissement sur l'extrémité de la colonnette 11. De façon avantageuse, l'extrémité 13 de la colonnette comporte une gorge périphérique 14 pour recevoir l'enroulement serré 42. Une gorge analogue 15 peut être prévue à la distance appropriée de la gorge 14 sur le corps de la colonnette 12 pour recevoir l'autre moyen de serrage 42. Les figures 3 et 4 montrent une variante de réalisation de l'élément d'appui et de glissement 104 composé de l'imbrication de trois éléments d'appui et de glissement comme celui de la figure 2. Cet élément d'appui et de glissement 104 se compose de trois enroulements libres 41A, 41B, 41C, de même pas et décalés angulairement. Ces éléments se terminent par un moyen de serrage 142 formé de trois spires imbriquées 42A, 42B, 42C à l'extrémité avant et par un moyen de serrage 143 prévu à l'arrière et composé de trois moyens de serrage élémentaires 43A, 43B, 43C. Ces moyens de serrage sont également formés par des spires, imbriquées. La figure 4 montre en coupe la disposition équiangulaire des enroulements libres 41A, 41B, 41C et les spires des enroulements serrés 42A, 42B, 42C sur l'extrémité 13 du corps 12 de la colonnette et l'alésage 21 de l'étrier 2. La figure 5 montre une variante de réalisation d'une extrémité de colonnette pour recevoir un élément d'appui et de glissement 4 identique à celui de la figure 2 ou une combinaison d'éléments comme celle des figures 1 ou 3. A la place des gorges 15, 14 du mode de réalisation de la figure 2 il y a un renforcement 16' près de l'extrémité 13' de la colonnette 1' de manière à former deux épaulements 14' et 15' de part et d'autre du renforcement 16' pour servir d'appui aux moyens de serrage 42, 43 de part et d'autre de l'enroulement libre 41. Cette figure 5 montre également que les extrémités 411 et 412 de l'enroulement libre 41 rejoignent l'une, (411) le moyen de serrage 42 au point (M) et l'autre (412), le moyen de serrage 43 au point (N). Les points (M) et (N) sont décalés de 90" de manière que l'enroulement libre 41 s'appuie en deux points correspondant à des directions perpendiculaires. La figure 5 est incomplète, les parties cachées des spires des moyens 42, 43 ne sont pas représentées pour ne laisser apparaître que les points (M) et (N). Ce positionnement décalé des extrémités 411, 412 de l'enroulement libre 41 existe également dans le cas des éléments 104 des figures 1, 3, 4. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les moyens de serrage 42, 43 ne sont pas nécessairement aussi serrés que dans l'autre mode de réalisation (figure 2) à cause des épaulements 14', 15' des moyens 42, 43 pouvant coulisser librement sur la colonnette au-delà des épaulements 14', 15' . Cela permet également des mouvements d'écrasement de l'enroulement libre 41 entraînant un échappement de l'élément 4 vers la gauche ou la droite en s'éloignant de l'épaulement 14', 15' par glissement de l'un ou des deux moyens 42, 43. Ce glissement ne se fait en général que d'un côté lors du mouvement de l'étrier sur la colonnette. Lorsque (figures 1 et 5) la colonnette 12 est poussée dans son logement 21, la partie 142 pénètre la première puis les brins 41A, 41B, 41C (104) sont tirés par les spires de la partie 142. Ce phénomène de traction très important a pour conséquence directe de diminuer le diamètre du ressort au repos et de prolonger le ressort dans l'emplacement qu'il occupe dans l'alésage 21. Dans cette position occupée dans l'alésage, la partie centrale 41A, 41B, 41C du ressort a une longueur supérieure à celle qu'elle aurait en position de repos et un diamètre inférieur à celui qui existerait en position de repos. Cela fait qu'en mode vibratoire les spires centrales maintenues en extension (énergie potentielle emmagasinée) ont tendance à se rapprocher ; elles se bloquent automatiquement dans l'alésage 21 en s' appuyant d'un côté sur la butée 142, de l'autre sur la partie des enroulements d'extrémité, glissant sur les brins de liaison 142/41 et 143/41 placés en quadrature. Par contre, à chaque mouvement de translation, soit vers la gauche, soit vers la droite, il y aura soit traction sur les spires 142 qui viendront en appui sur l'épaulement 14' soit vers la gauche il y aura traction sur les spires 143 glissantes qui viendront en butée sur l'épaulement 15' (figure 5) ; chacun de ces mouvements de translation à gauche ou à droite a pour conséquence immédiate de réduire par la traction sur 104 (41A, 41B, 41C) le diamètre de la partie centrale entraînant de fait un mouvement en douceur adapté par glissement des ressorts dans l'alésage 21. Il est à remarquer qu'à chaque éventuelle résistance à l'avancement, le ressort diminue de diamètre pour passer le point dur et qu'à chaque lâcher du mouvement le ressort a un léger recul naturel qui favorise la tendance dite de zéro-drag du frein. A chaque traction sur la colonnette, les spires 142, 143 montées glissantes ont deux comportements différents. Les spires en amont du mouvement auront tendance à serrer sur l'axe 12 en réduisant leur diamètre. Les spires en aval du mouvement auront tendance à augmenter de diamètre par poussée sur la partie centrale qui en mouvement relatif aura tendance à reculer. En figure 6, en amortissement transversal, les spires centrales 41A, 41B, 41C auront tendance à se rapprocher en amont de l'application de l'effort et à s'écarter en aval de l'application de l'effort et inversement en créant de fait, par raclage alterné dans l'alésage, un amortissement latéral jusqu a un éventuel accostage de l'alésage 21 sur la partie 12 en fin de mouvement amorti. Pour le désalignement/parallélisme, ce type de ressort glissant se comporte finalement comme un ressort à boudin que l'on tirerait dans un alésage par un câble ; il a une caractéristique d'échappement en s'allongeant en fonction de l'obstacle de frottement ou de la variation de diamètre rencontré par réduction immédiate de son diamètre efficace. De même, il permet un léger désalignement entre les colonnettes de guidage et de verrouillage qui correspond selon la figure 6 à un angle a, sans gêner la performance de coulissement du frein tout en garantissant des conditions d'autoblocage et d'auto-alignement en vibrations soit par rapprochement des spires 41A, 41B, 41C soit par écartement de celles-ci sous l'effet de contraintes transverses. Dans les deux cas cela garantit l'amortissement des vibrations. REVENDICATIONS 1") Colonnette de verrouillage de frein à disque à étrier flottant reliée à une chape par une colonnette de guidage et par une colonnette de verrouillage vissées et coulissant dans des alésages respectifs de l'étrier, la colonnette de verrouillage ayant un diamètre nettement inférieur à celui de l'alésage qui la reçoit et elle porte à son extrémité libre un élément d'appui et de glissement assurant le contact avec l'alésage, caractérisée en ce que l'élément d'appui et de glissement (4, 104) est formé par un enroulement libre (41) d'un fil d'acier à ressort enroulé sur au moins un tour avec un diamètre extérieur (DE) voisin de celui (D) de l'alésage (21) et un diamètre intérieur (DI) supérieur à celui (d) du corps (12) de la colonnette (1) pour ne pas toucher la colonnette, cet enroulement libre (41) se terminant à au moins une extrémité par un moyen de serrage et/ou de glissement (42, 43, 142, 143) de l'élément (4, 104) sur la colonnette (1). 2") Colonnette de verrouillage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de serrage (42, 43, 142, 143) est prévu aux deux extrémités de l'enroulement libre (41). 30) Colonnette de verrouillage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de serrage (42, 43, 142, 143) est formé par un enroulement serré du fil d'acier à ressort sur au moins un tour, pour être bloqué sur l'extrémité (13) du corps (12) de la colonnette (1). 40) Colonnette de verrouillage selon la revendication 3, caractérisée en ce qu' elle comporte une gorge périphérique (14, 15) et l'enroulement serré (42, 43) est logé dans cette gorge périphérique (14, 15). 5 ) Colonnette de verrouillage suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle est munie de plusieurs éléments d'appui et de glissement (104, 41A, 42A, B, C ; 43A, B, C), séparés, formés chacun d'un fil d'acier à ressort enroulé suivant un même pas, ces éléments étant imbriqués et décalés angulairement. 6 ) Colonnette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte près de son extrémité (13) un renforcement (16') formant deux épaulements (14', 15') écartés sensiblement de la longueur de l'enroulement libre (41) et servant d'appui aux moyens de serrage (42, 43) à chaque extrémité de l'enroulement libre (41), ces moyens de serrage (42, 43) pouvant librement coulisser sur la colonnette au-delà de chaque épaulement (14', 15'). 7 ) Colonnette selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités (411, 412) de l'enroulement libre (41) rejoignent les moyens de serrage (42, 43) en un point (M, N) et les deux points (M, N) sont décalés angulairement de 90".