Brevet FR2771147A1 — publié le 19990521

Frein à disque à étrier flottant à une seule colonnette La présente invention concerne un frein à disque à étrier flottant, relié par une seule colonnette à une chape, portant les deux plaquettes de frein et l'étrier en forme de U, chevauchant le disque, l'une des branches de l'étrier portant l'actionneur et l'autre branche, le nez en forme de fourche à deux dents, l'actionneur poussant sa plaquette contre une face du disque et tirant par réaction, le nez et l'autre plaquette contre l'autre face du disque. On connaît de multiples versions de frein à disque à étrier flottant telles qu'illustrées par exemple dans les documents EP-O 112 255 et FR-2 735 195. Dans tous les cas, la chape est fixée à une pièce non mobile de la roue. Cette chape comporte des logements pour recevoir librement les plaquettes de frein. L'étrier porte une colonnette par laquelle il est relié à la chape qui comporte un logement pour recevoir la colonnette. Cette colonnette permet d'articuler l'étrier sur la chape pour ouvrir le frein et intervenir par exemple pour le changement des plaquettes. L'étrier se referme par basculement autour de cette colonnette et il est maintenu en position de fermeture par rapport à la chape (tout en pouvant coulisser transversalement pour les mouvements de freinage) par différents moyens tels qu'une colonnette auxiliaire recue dans un logement en U, ouvert, de l'étrier et que l'on bloque dans ce logement après la fermeture du frein. D'autres moyens existent pour relier l'étrier à la chape et éviter que le frein ne puisse s' ouvrir. Les freins à disque à étrier flottant constituent des organes de freinage apparemment simples mais qui présentent de nombreuses difficultés ou des sources de problèmes pour satisfaire aux exigences actuelles de plus en plus strictes quant au fonctionnement silencieux, au bon recul des plaquettes au défreinage ou encore au coût d'ensemble. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de créer un frein dont le fonctionnement soit silencieux ou du moins qui évite certains bruits générés par les mouvements relatifs de la plaquette et de l'étrier flottant, d'assurer que les plaquettes ne reculent correctement au moment du défreinage ou d'avoir un frein moins coûteux et plus léger. A cet effet, l'invention concerne un frein à disque à étrier flottant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - la plaquette de nez porte une pince (ou disque) sur le dos de son âme, - les deux dents du nez passent en fin de course de fermeture de l'étrier dans la pince pour s'y accrocher en position de fin de course et y retenir l'étrier. La pince de la plaquette permet de monter très simplement et comme cela se fait habituellement, les deux plaquettes dont celle associée au nez de l'étrier, dans les logements de coulissement de la chape, de part et d'autre du disque du frein. Puis, il suffit de refermer l'étrier par-dessus les plaquettes ainsi mises en place. Les deux dents du nez de l'étrier passent alors dans la pince et en fin de course, s' accrochent à celle-ci, en retenant l'étrier, solidairement à la chape dans le sens du pivotement autour de son unique colonnette. L'étrier ne peut plus s'ouvrir puisque les plaquettes sont elles-mêmes retenues dans leur logement de la chape. Une seconde colonnette ou tout autre moyen de retenue de l'étrier par rapport à la chape est alors inutile. Cela permet de simplifier la forme de l'étrier flottant et d'en réduire la masse. La pince qui coopère avec les deux dents de l'étrier assure un maintien élastique serré entre l'étrier et la plaquette, évitant ainsi tout bruit de claquement. Le serrage élastique entre ces deux organes évite également d'autres bruits de glissement ou des mouvements relatifs entre la plaquette et le nez de l'étrier. Le démontage du frein, c'est-à-dire des plaquettes pour les remplacer, est très simple. Il suffit, par exemple, à l'aide d'un tournevis, de soulever la pince pour libérer la liaison par encliquetage entre les dents du nez de l'étrier et la plaquette (celle-ci reste toujours à ce moment retenue dans la chape). Une fois l'étrier ouvert, on extrait les plaquettes en les sortant de leur logement comme cela est habituel. Le remplacement des plaquettes se fait également de manière habituelle. Pour la fermeture, il suffit de refermer l'étrier comme cela a déjà été indiqué ci-dessus. De manière particulièrement avantageuse - pour la position de fin de course de l'étrier, son nez défi nit sur sa face extérieure au niveau de ses deux dents, un logement en forme de découpe bordant l'ouverture des deux dents pour recevoir la pince, - la pince est formée d'un disque ayant une certaine élastici té, fixée sur le côté arrière de l'âme de la plaquette, à une distance qui correspond sensiblement à l'épaisseur du fond du logement prévu sur l'étrier. Dans le cas d'une pince constituée par un disque notamment circulaire et un logement de forme correspondante dans la face extérieure du nez de l'étrier, entre les deux dents, on assure une liaison par encliquetage parfaite créée par l'appui du contour de la pince contre le contour du logement, une fois que l'étrier est passé sous les deux côtés du disque formant la pince. Il est évident que l'épaisseur du fond du logement à pince de l'étrier doit être légèrement supérieure à l'épaisseur de la pince pour créer un effet de serrage élastique, jouant sur l'élasticité de la matière de la pince qui est en général de l'acier inoxydable à ressort. Le logement et la pince pourraient avoir une forme différente d'une forme circulaire, par exemple une forme polygonale ou rectangulaire, carrée ou autres, mais de telles formes supposent une orientation relative, ce qui complique l'assemblage. Par contre, dans le cas d'un disque circulaire, l'appui du disque contre son logement également circulaire peut se faire en un point quelconque. Le point d'appui peut être va riable au cours du temps sans que cela ne modifie l'efficacité du fonctionnement. De plus, un logement circulaire est particulièrement simple à réaliser en usinage, d'autant plus que ce logement est de préférence coaxial au perçage de l'alésage de l'actionneur (cylindre). Suivant une autre caractéristique, le logement de l'étrier est séparé de l'extrémité libre des dents par une rampe prévue sur chaque dent, en bordure de l'ouverture, pour permettre à l'étrier de passer avec ses dents en déformant élastiquement la pince, sous la pince, dans l'intervalle entre le dos de la plaquette et la pince, jusqu'à ce que l'étrier soit passé avec sa rampe pour placer la pince de manière irréversible dans le logement. La plaquette de frein destinée au côté de l'étrier correspondant au nez peut être réalisée de différentes manières. Ainsi - le disque est fixé à l'âme de la plaquette par un moyen de liaison tel qu'un sertissage, une soudure, un vissage ou un clippage, - le dos de l'âme comporte un téton sur lequel est serti le disque de la pince, - le dos de l'âme comporte un bossage correspondant sensible ment à l'épaisseur de la pince et portant un téton (244) sur lequel est serti un disque plat constituant la pince, la hau teur du bossage correspondant à l'épaisseur de la pince, - le bossage réalisé dans l'âme de la plaquette est creux et reçoit la matière de la garniture pour servir de moyen de blocage en cisaillement entre l'âme et la plaquette, - la pince est constituée par un disque notamment circulaire, bordé par une dent périphérique et un bord rabattu dans la direction perpendiculaire de la plaquette, pour constituer une épaisseur. Il est particulièrement avantageux de profiter de la présence du bossage dans l'âme de la plaquette qui permet le montage de la pince ainsi que, le cas échéant, de créer l'épaisseur de la pince (épaisseur de l'intervalle dans lequel s'introduisent élastiquement les deux dents du nez de l'étrier), en utilisant ce logement pour y introduire de la matière constituant la garniture du frein, pour solidariser la garniture en cisaillement sur la face correspondante de l'âme. Cela permet de supprimer les deux bossages prévus en général dans l'âme et qui ont cette même fonction de blocage au cisaillement. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'une chape de frein à disque selon l'invention, - la figure 2 est une vue de côté d'une plaquette de frein à disque selon l'invention, - la figure 3 montre une vue de côté correspondant aux vues des figures 1 et 2 d'un étrier de frein à disque selon l'invention, - les figures 4A, 4B montrent respectivement la chape dans laquelle on a préalablement introduit la plaquette de frein de manière à expliciter la mise en place et de l'étrier, - la figure 5 montre un frein à disque, dont l'étrier est ouvert, les plaquettes dont celle de nez d'étrier étant en place, - la figure 6 montre le frein de la figure 5 en position proche de la fermeture de l'étrier, - la figure 7 montre le frein à disque des figures précédentes, en position fermée, - la figure 8A est une vue en coupe selon la ligne de coupe VIII-VIII de la figure 3, d'une dent du nez de l'étrier, - la figure 8B montre l'étrier, coupé, toujours selon le plan de coupe VIII-VIII de la figure 3, au moment où l'extrémité d'une dent du nez passe dans l'intervalle entre la pince et le dos de l'âme de la plaquette, - la figure 8C montre la fin de la mise en place du nez de l'étrier dans la plaquette, - la figure 9 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'une plaquette de frein selon l'invention, - les figures 10, 11 montrent deux variantes de plaquette, - la figure 12 montre une autre forme de disque, par exemple applicable au montage de la plaquette de la figure 11. Dans les figures 1, 2, 3, un frein à disque à étrier flottant se compose d'une chape 100 reliée à une partie fixe de la roue. La chape 100 reçoit deux plaquettes de frein 200. Le frein comprend également un étrier dit flottant 300, relié de manière articulée à la chape et actionnant les deux plaquettes de frein portées par la chape 100. La figure 2 montre une seule plaquette, celle avec laquelle coopère le nez de l'étrier. De manière plus détaillée, la figure 1 montre une chape 1. Cette chape est constituée par une pièce en forme de rectangle en vue de dessus, comprenant une branche de support 101 avec deux perçages 102, 103 pour se visser contre une partie fixe de la roue et une branche 104. Les branches 101, 104 sont reliées par les extrémités 105, 106 constituant des traverses. La branche 101 est placée du côté intérieur du disque et la branche 104 de son côté extérieur. La branche 106 est munie d'un logement 107 dans lequel coulisse la colonnette portée par l'étrier. Les branches 101, 104 ont toutes deux des logements de forme semblable 108, 109, dans lesquelles viennent les extrémités (oreilles) des plaquettes de frein. La figure 2 montre, en plan, une plaquette de frein. Cette plaquette selon l'invention est destinée au côté de la chape correspondant au nez de l'étrier. La plaquette 200 se compose d'une âme 201 portant une garniture n'apparaissant pas dans cette figure puisque située sur le côté arrière de l'âme 101. L'âme 101 se termine par une extrémité 202 et une extrémité 203, arrondies, portant chacune un ressort non représenté destiné à soutenir chaque extrémité 202, 203 dans son logement 108, 109 de l'étrier pour éviter le battement de la plaquette dans l'étrier (ce battement serait bruyant). La plaquette 200 porte une pince 206 en forme de disque, reliée en son milieu par un moyen de liaison 207 à l'âme 201 de la plaquette de frein. La plaquette 200 de la figure 2 est celle destinée à un côté, l'autre plaquette du même frein ne comportant pas de pince 206. L'étrier flottant 300 (figure 3) est une pièce à section en forme de U, destinée à chevaucher le disque du frein. L'étrier 300 se termine à son extrémité 301 par une pièce formant un logement de colonnette 302 (la colonnette n'est pas représentée ou est seulement représentée par un cercle). Cette colonnette a un diamètre lui permettant de venir dans le logement 107 de la chape 100. L'étrier -300 a un corps de forme arrondie correspondant à l'arrondi du disque. Ce corps coiffe l'extérieur du disque et les deux branches de l'étrier portent, l'une, l'actionneur 303 et, l'autre, le nez 304. L'actionneur ou cylindre de frein est simplement figuré par un double cercle correspondant à l'alésage qui re çoit le piston agissant sur la plaquette correspondante du frein. L'alimentation en fluide commandant le piston n'est pas représentée. La branche du nez en regard de celle de l'actionneur comporte deux dents 305, 306 délimitant entre elles une ouverture. Cette ouverture comporte du côté extérieur (vers l'avant de la figure) un logement 307 formé par deux lunules 307A, 307B de cercle de centre O. Ce dernier est choisi de préférence sur l'axe de l'actionneur 303. Le logement 307 constitue un moyen d'accrochage et de retenue de la pince 206 (figure 2). Ses dimensions sont légèrement supérieures à celles de la pince 206 (cette dernière est en forme de disque ou rondelle élastique). On accède à ce logement 307 par deux rampes 308A, 308B, qui montent du bord extérieur des dents 305, 306 pour rejoindre avec une discontinuité le logement 307. La forme du logement et des rampes apparaîtra plus clairement à l'examen des figures 8A, 8B, 8C. La figure 4A montre la chape 100 qui a reçu les plaquettes de frein dont les extrémités 202, 203 ont été placées dans les logements 108, 109. La figure 4B montre l'étrier 300 en face de la chape 100. La figure 5 montre l'étrier 300 articulé à la chape 100 autour de la colonnette 302. L'étrier 300 est en position d'ouverture. La flèche A indique le sens de la fermeture. La chape 100 est munie de la plaquette de nez 200 (ainsi que de la plaquette commandée par l'actionneur de l'étrier). La figure 6 montre une étape suivante de fermeture de l'étrier 300. Les deux dents se sont déjà engagées entre l'âme 201 et la pince (disque) 206 de la plaquette 200. Les rampes 308A, 308B sont juste introduites dans l'intervalle de la pince 206. Enfin, selon la figure 7, l'étrier 300 est en fin de course de pivotement autour de la colonnette 302 et la pince 206 s'est placée dans le logement 307 de l'étrier 300. A ce moment, comme les rampes 308A, 308B se terminent abruptement au niveau du logement 307, la pince 206 est retenue de manière bloquée dans le logement 307 et ne peut plus en sortir. L'étrier 300 est ainsi retenu par rapport à la chape 100 puisque les plaquettes de frein 200 sont elles-mêmes solidaires de la chape 100 pour un mouvement de pivotement autour de la colonnette 302. Par contre, l'étrier 300 peut se déplacer perpendiculairement à la feuille de dessin par coulissement de sa colonnette 302 dans le logement 107 de la chape. Ce mouvement est rendu possible par le coulissement des extrémités 202, 203 de la plaquette 200 (ainsi que de l'autre plaquette non visible dans le dessin) dans les logements 108, 109 de la chape 100. La description de ce mouvement de mise en place de l'étrier sur la plaquette de frein et de son verrouillage par rapport à la chape apparaitra également aux figures 8A, 8B, 8C. La figure 8A montre simplement le nez de l'étrier coupé suivant la ligne VIII-VIII de la figure 3 au niveau de la dent 306. Cette figure laisse apparaître le secteur de cercle 307A constituant une partie du logement 307. Elle montre également la rampe 308A et le passage brusque 309A entre la rampe 308 et l'intérieur du logement 307. Ce passage 309A correspond à une surface en équerre par rapport au fond du logement 307 (30VA) La figure 8A montre l'épaisseur E du fond du logement de cette branche de l'étrier 300, correspondant à l'épaisseur de la pince (aux jeu et serrage près). La figure 8B montre la dent 306 en cours d'introduction dans l'intervalle entre l'âme 201 de la plaquette de frein (la garniture porte la référence 210) et la pince 206 fixée à l'âme par l'intermédiaire de l'organe de fixation 207 par exemple en forme de téton. La pince 206 est fixée sur le téton à une distance E' légèrement inférieure ou égale à l'épaisseur E du fond du logement. Pour des raisons de dessin et clarifier le fonctionnement, ces proportions ne sont pas respectées. La figure 8C montre la fin du mouvement. La pince 206 est alors prisonnière du logement 307A puisque le bord de la pince 206 ne peut passer par-dessus le côté 309A du logement. Pour faire passer la pince 206 par-dessus ce bord 309A il faut utiliser un outil par exemple un tournevis de manière à jouer sur l'élasticité de la pince en forme de disque 206 et soulever celle-ci pour permettre de remonter l'étrier dans le sens de la flèche B, pour ouvrir le frein. Il convient de remarquer une nouvelle fois que la chape constitue un élément fixe du frein et que l'étrier est relié de manière pivotante à la chape. Cet étrier est par ailleurs flottant pour le freinage et le défreinage. Les figures 9, 10, 11, 12 montrent des variantes de plaquettes et d'éléments de plaquettes. Selon la figure 9, la plaquette de nez 220 se compose d'une âme 221 avec un téton de fixation 222 et une garniture de frein 223. Le téton 222 porte la pince proprement dite 224 en forme de disque avec une partie défoncée 225 définissant l'épaisseur E' de la plaquette. La partie 225 est par exemple sertie sur le téton 222. La figure 10 montre une variante de plaquette 230 avec une âme 231 et une garniture 233. La pince 234 de forme analogue à celle de la figure 9 est fixée à l'âme par des points de soudure 233. La plaquette 240 de la figure 11 comporte une âme 241 avec une garniture 242. L'âme 241 est munie d'un bossage 243 portant lui-même un téton 244. La pince proprement dite est formée par une plaquette telle qu'un disque 245 simplement fixé par exemple par sertissage sur le téton 244. Le bossage 243 définit l'épaisseur E' de la pince. Cette réalisation offre l'avantage de permettre à la garniture 242 de pénétrer dans le bossage243 et de réaliser ainsi un moyen d'ancrage de la garniture. La figure 12 montre une autre forme de pince 255 par exemple un disque, avec un orifice central 256 pour être serti sur un téton tel que ceux des âmes des figures précédentes. Cette pince 255 est munie d'un bord avec, d'un côté des dents ou un bord en saillie 257 et une partie relevée 258, périphérique. Cette partie 258 est perpendiculaire au plan de la pince pour lui donner une certaine épaisseur. En effet, il est avantageux pour des raisons de sécurité, que la pince présente une certaine épaisseur, supérieure au jeu des plaquettes par rapport au disque lorsque les plaquettes sont neuves. Cela évite que par suite d'un montage maladroit de la plaquette, les deux rampes 308A, 308B du nez de l'étrier 300 ne puissent passer à l'extérieur de la pince et ne pas engager la pince dans le logement par le passage d'une rampe et le blocage par le bord 309A anti-déverrouillage. Les plaquettes selon l'invention se réalisent avec les matériaux habituels pour l'âme et la garniture. La face arrière de l'âme peut être munie d'un revêtement destiné à amortir les vibrations. La pince proprement dite est réalisée de préférence en acier inoxydable à ressort pour ne pas s'oxyder et offrir l'élasticité nécessaire au maintien amorti de la plaquette par rapport au nez de l'étrier tout en permettant le démontage du frein, c'est-à-dire le dégagement de l'étrier par rapport aux plaquettes puis l'extraction des plaquettes de la chape. REVENDICATIONS 1") Frein à disque à étrier flottant (300), relié par une seule colonnette (302) à une chape(100), portant les deux plaquettes de frein et l'étrier (300) en forme de U, chevauchant le disque, l'une des branches de l'étrier portant l'actionneur (303) et l'autre branche, le nez en forme de fourche à deux dents (305, 306), l'actionneur poussant sa plaquette contre une face du disque et tirant par réaction, le nez et l'autre plaquette contre l'autre face du disque, caractérisé en ce que - la plaquette de nez (200) porte une pince (ou disque) (206) sur le dos de son âme (201), - les deux dents (305, 306) du nez passent en fin de course de fermeture de l'étrier (300) dans la pince (306) pour s'y ac crocher en position de fin de course et y retenir l'étrier (300). 2") Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour la position de fin de course de l'étrier (300), son nez définit sur sa face extérieure au niveau de ses deux dents (305, 306), un logement (307, 307A, 307B) en forme de découpe bordant l'ouverture des deux dents pour recevoir la pince (206). 30) Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pince (206) est formée d'un disque ayant une certaine élasticité, fixée sur le côté arrière de l'âme (201) de la plaquette, à une distance (E') qui correspond sensiblement à l'épaisseur (E) du fond du logement (307) prévu sur l'étrier (300). 4 ) Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que le logement(307) de l'étrier est séparé de l'extrémité libre des dents par une rampe (308A, 308B) prévue sur chaque dent (305, 306), en bordure de l'ouverture, pour permettre à l'étrier (300) de passer avec ses dents en déformant élastiquement la pince (206), sous la pince, dans l'intervalle entre le dos de la plaquette (200, 201) et la pince (206), jusqu'à ce que l'étrier (300) soit passé avec sa rampe pour placer la pince (206) de manière irréversible dans le logement (307). 50) Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque (224, 234) est fixé à l'âme (221, 231) de la plaquette par un moyen de liaison tel qu'un sertissage, une soudure (233), un vissage ou un clippage. 6 ) Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dos de l'âme (221) comporte un téton (222) sur lequel est serti le disque (224) de la pince. 7") Frein à disque selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dos de l'âme (241) comporte un bossage (243) correspondant sensiblement à l'épaisseur de la pince et portant un téton (244) sur lequel est serti un disque plat (245) constituant la pince, la hauteur du bossage correspondant à l'épaisseur de la pince. 8") Frein à disque selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bossage (243) réalisé dans l'âme (241) de la plaquette est creux et reçoit la matière de la garniture (242) pour servir de moyen de blocage en cisaillement entre l'âme et la plaquette. 9 ) Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pince (255) est constituée par un disque notamment circulaire, bordé par une dent périphérique (257) et un bord rabattu (258) dans la direction perpendiculaire de la plaquette, pour constituer une épaisseur.