Brevet FR2783491A1 — publié le 20000324

Frein à disque à commande mécanique pour bicyclette et roue équipée d'un tel frein à disque L'invention concerne un frein à disque à commande mécanique pour une bicyclette. L'invention concerne également une roue équipée d'un tel frein à disque. Un frein à disque à commande mécanique est par exemple décrit dans la demande de brevet européen publiée sous le numéro EP 542 134. Il comprend un disque solidaire de la roue en rotation et un étrier monté fixe sur la fourche. L'étrier porte deux plaquettes de freinage mobiles situées de part et d'autre du disque. Les plaquettes sont montées chacune sur la partie mobile d'un piston dont le déplacement est piloté par des billes placées dans des logements en forme de rampes de deux flasques en vis à vis. La rotation relative des flasques est commandée par un levier à l'extrémité duquel le câble de frein est accroché. Pour un tel ensemble, le disque est assemblé à la roue, et l'étrier fixe est relié à la fourche de la roue. Une telle construction pose des problèmes de réglage des plaquettes par rapport au disque. 1i5 En effet, comme le disque et le boîtier sont montés sur deux éléments distincts, il faut réajuster le disque par rapport aux plaquettes à chaque remontage de la roue. De plus, une déformation de la fourche entraîne le déplacement relatif de l'étrier par rapport au disque. Il faut également prévoir l'adaptation du boîtier aux différentes géométries de fourche. Un but de l'invention est de proposer un frein à disque qui pose moins de problèmes de réglage et qui est moins sensible aux déformations de la fourche. Un autre but de l'invention est de proposer un frein à disque qui pose moins de problèmes au montage devant les différentes géométries de fourche. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le frein à disque selon l'invention est destiné à être assemblé à une roue, la roue ayant un moyeu et un axe de moyeu qui est prévu pour être monté solidairement dans une fourche. Le frein comprend un disque prévu pour être rendu solidaire en rotation de la roue, un support d'étrier portant deux mâchoires mobiles, chacune des machoires ayant une plaquette de freinage située d'un côté et de l'autre du disque, et un mécanisme de commande pour rapprocher l'une de l'autre les deux mâchoires. Il est caractérisé par le fait que le disque est évidé dans sa partie centrale, que le support d'étrier présente un corps situé au niveau de l'évidement central du disque avec un logement central prévu pour être assemblé solidairement sur l'axe du corps de moyeu, et une butée d'appui prévue pour s'appuyer contre un élément fixe de la fourche. La roue équipée du frein à disque selon l'invention comprend un moyeu libre en rotation autour d'un axe de moyeu, un disque solidaire en rotation de la roue, un support d'étrier portant deux mâchoires mobiles, chacune des mâchoires ayant une plaquette de freinage située d'un côté et de l'autre du disque, et un mécanisme de commande pour rapprocher l'une de l'autre les deux mâchoires. La roue est caractérisée par le fait que le disque est évidé dans sa partie centrale, que le support d'étrier présente un corps d'étrier situé au niveau de l'évidement du disque avec un logement central assemblé solidairement sur l'axe du corps de moyeu, et une butée d'appui prévue pour s'appuyer contre un élément fixe de la fourche. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description cidessous et aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 est une vue partielle de côté d'une roue équipée du frein à disque selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 représente en vue de côté le frein à disque de la figure I. La figure 3 est une vue en perspective du moyeu prévu pour recevoir le frein à disque de la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective éclatée du support d'étrier avec ses mâchoires et du mécanisme de commande des mâchoires. La figure 1 représente la partie centrale d'une roue I montée à l'extrémité d'une fourche 2. Pour faciliter la compréhension de l'invention, la roue I est une roue avant. Toutefois, l'invention s'applique de la même façon à une roue arrière. De façon connue, la roue 1 présente un moyeu central 3 mobile autour d'un axe 4 qui est relié solidairement à la fourche 2 par un axe de serrage rapide d'un type usuel, au niveau d'oreilles qui sont situées à l'extrémité de ses bras. La roue présente par ailleurs une pluralité de rayons 5 qui relient le moyeu à une jante non représentée dans la figure. De façon également connue, l'un des bras de la fourche, en l'occurrence le bras droit lorsqu'on regarde la fourche de face, présente deux orifices portées par des pattes 6 et 7. De façon usuelle, les fourches actuellement commercialisées sont équipées de tels orifices qui sont prévues pour la solidarisation d'accessoires. Dans le mode de réalisation illustré, l'orifice de la patte 7 reçoit un plot 8 qui sert de butée pour le support d'étrier du frein à disque. Ceci sera décrit plus en détail ultérieurement. La roue 1 est équipée d'un frein à disque 9. Selon le mode de réalisation illustré, le frein est commandé par un levier mobile 10 et un levier fixe 11, l'extrémité du câble de frein étant accrochée au levier mobile 10, et le levier fixe 11 retenant l'extrémité de la gaine. Les deux leviers 10 et 11 présentent des moyens usuels d'accrochage du câble et de retenue de la gaine. De façon connue, le câble et la gaine peuvent être accrochés ou décrochés par une simple opération d'engagement ou de dégagement à l'extrémité des leviers. En se référant à la figure 2, le frein à disque comprend un disque 12, un support d'étrier 13 qui porte un étrier comprenant deux mâchoires de freinage 14. Le disque 12 présente une forme annulaire, il est évidé dans sa partie centrale. A sa périphérie externe, il présente des oreilles 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, prévues pour l'assemblage du disque au moyeu de la roue. Le nombre des oreilles n'est pas limitatif et, comme cela apparaîtra dans la suite, il dépend du mode de rayonnage de la roue. D'autres moyens d'accrochage du disque au moyeu pourraient aussi convenir. De plus, le disque pourrait présenter des lumières traversantes de ventilation réparties le long de sa piste de freinage. Un moyeu prévu pour recevoir le disque est représenté en figure 3. Le corps de moyeu 3 présente du côté du disque une étoile 16 avec des branches 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, qui reçoivent les oreilles du disque. Selon le mode de réalisation décrit, le disque est prévu pour être relié solidairement à l'étoile 16. Ceci n'est pas limitatif, et l'on pourrait également monter le disque de façon flottante ainsi que cela se fait dans certains modes de construction. Chacune des branches de l'étoile 16 présente de plus deux orifices 17a, 18a, 17b, 18b,...etc., qui sont prévus pour le montage de deux rayons droits montés tête-bêche. Le nombre d'oreilles du disque, de branches de l'étoile et de rayons de la roue sont liés de cette façon. Un autre mode de rayonnage pourrait également être adopté. De l'autre côté, le moyeu 3 présente toute structure appropriée pour l'accrochage de l'autre nappe de rayons. Dans le mode de réalisation illustré, l'autre côté du corps de moyeu est prévu pour un accrochage de rayons droits selon une direction radiale. En revenant à la figure 2, le frein présente un support d'étrier 13. Ce support présente un corps 20 qui est situé au niveau de l'évidement du disque. Le corps 20 présente dans sa partie centrale un perçage circulaire 21 orienté axialement et des moyens de serrage du support d'étrier 13. Cet ensemble est prévu pour être monté et serré sur un embout 22 de l'axe 4 situé sur l'extérieur de l'étoile 16. Dans le mode de réalisation illustré, les moyens de serrage du support d'étrier comprennent une fente au niveau du perçage circulaire 21 et deux pattes de serrage 21a et 21b prévues pour recevoir un boulon de serrage. Tout autre moyen de montage sur l'axe du moyeu pourrait également convenir. Ainsi, conformément à l'invention, le support d'étrier 13 est monté sur l'axe du moyeu de la roue, et il est rendu solidaire de cet axe. Le disque quant à lui est solidaire de la partie rotative de la roue. De cette façon, l'ensemble des éléments du frein à disque est monté sur la roue. L'ajustement axial du support d'étrier par rapport au disque est de ce fait facilité car il est réalisé par rapport à un même élément de support, en l'occurrence la roue elle-même. Le support d'étrier 13 présente par ailleurs deux branches 23 et 24 espacées, entre lesquelles le disque est engagé. La branche 24 présente sur l'extérieur un évidement 25 qui est prévu pour venir en butée contre le plot 8 de la fourche de façon à assurer le positionnement angulaire du support d'étrier et à le retenir en rotation lorsque le frein est actionné. Avantageusement, l'évidement 25 est ouvert d'un côté pour qu'il se mette en place contre le plot par une simple rotation du support d'étrier autour de l'axe 4. Cette rotation est réalisée manuellement au montage de la roue, avant le serrage de l'axe de serrage rapide. A ce niveau on peut prévoir une lamelle élastique ou tout autre moyen pour réaliser un verrouillage réversible du support d'étrier. Les branches 23 et 24 du support d'étrier 13 portent l'étrier 14 qui comprend un ensemble de deux mâchoires de freinage qui va maintenant être décrit en relation avec la figure 4. L'ensemble 14 comprend de façon principale deux mâchoires mobile de freinage 28, 29, qui sont situées de part et d'autre du disque, et un mécanisme de commande de ces mâchoires qui fonctionne à la manière d'un étau, avec un corps 30 et un piston mobile pour refermer l'une des mâchoires contre l'autre. L'ensemble est porté de façon flottante aux extrémités des bras du support d'étrier. Les mâchoires sont montées en amont du support d'étrier, c'est à dire qu'au freinage, la rotation du disque tend à amener les mâchoires contre les branches du support d'étrier 13. Le support d'étrier est quant à lui retenu par le plot 8 qui est en butée au fond de l'évidement 25. Le corps 30 présente globalement une forme en "U" chevauchant le disque depuis son évidement intérieur. L'une des branches du "U" est prolongée par une première mâchoire 28. Selon le mode de réalisation illustré, la mâchoire 28 est rapportée, elle est reliée au reste du corps par deux vis 31 a, 31 b. Une seconde mâchoire 29 est située de l'autre côté du disque et elle est montée mobile par rapport au corps 30. Le déplacement relatif des deux mâchoires est réalisé au moyen du levier mobile 10 qui est guidé en rotation par rapport au corps 30, et du levier fixe 11 qui est porté par la seconde mâchoire 29. Le levier mobile 10 présente une embase cylindrique 35 qui est guidée en rotation dans un logement 36 du corps selon une direction parallèle à la direction axiale du moyeu. L'embase 35 est par ailleurs percée axialement d'un orifice central 33 dans lequel pénètre une tige cylindrique 37 située sur la face arrière de la seconde mâchoire 29, perpendiculairement à cette face. La tige 37 assure le guidage axial de la seconde mâchoire 29 relativement au corps et une reprise d'efforts selon une direction radiale. Elle fait partie de la mâchoire 29 ou bien elle est rapportée. Le mode de construction décrit n'est pas limitatif, et d'autres moyens de guidage de la machoire-piston pourraient aussi convenir. Le mécanisme de déplacement de la seconde mâchoire 29 comprend un ensemble de rampes complémentaires en hélice 40 et 41 situées respectivement à la face arrière de la seconde machoire 29 et la face en regard de l'embase 35 du levier 10, et respectivement solidaires de la seconde mâchoire 29 et du levier 10. Selon le mode de réalisation illustré, l'ensemble de rampes est formé pour chacun des éléments par deux portions de rampes s'étendant chacune sur une demie circonférence autour de la tige 37. Ainsi, le déplacement du levier mobile 10 en direction du levier fixe 11 provoque la rotation du levier 10 relativement au corps 30 et à la seconde mâchoire 29, ce qui entraîne le rapprochement des deux mâchoires 28 et 29 du fait de la coopération des rampes 40 et 41. Les extrémités des leviers présentent tout moyen approprié pour retenir l'extrémité de la gaine et pour l'accrochage de l'extrémité du câble. Ces moyens, d'un type connu, permettent de préférence d'accrocher ou de décrocher l'ensemble du câble et de la gaine par une simple opération qui ne nécessite pas d'outils particuliers. Selon le mode de réalisation illustré, le rappel des mâchoires dans leur position éloignée se fait au moyen de quatre ressorts formés par un fil coudé 44a, 44b, 45a, 45b, qui sont engagés dans des orifices 46a, 46b, 47a, 47b, du corps 20 du support d'étrier 13, et dans des pattes situées à la face arrière des mâchoires. Seules les pattes 49a, 49b, de la seconde mâchoire 29 sont visibles en figure 4. Naturellement, d'autres moyens de commande des mâchoires et de leur rappel pourrait aussi bien convenir. Les deux mâchoires présentent à leur face orientée vers le disque une plaquette de freinage. Ces plaquettes sont réalisées en tout matériau approprié. Elles ont globalement une forme de croissant d'épaisseur constante dont la courbure épouse celle du disque. Seule la plaquette 50 portée par la mâchoire 28 est visible en figure 4. De préférence, chacune des plaquettes est rapportée de façon amovible sur sa mâchoire et elle est retenue par tout moyen approprié. Par exemple, la mâchoire présente un évidement dont le contour correspond au contour de la plaquette, et des aimants de retenue de la plaquette au fond de son évidement. On peut noter que la seconde mâchoire 29 présente une forme de croissant qui suit globalement la forme de la plaquette, alors que la mâchoire 28 présente au niveau du disque une forme semblable de croissant, prolongée en direction de l'axe du moyeu par une embase 28a qui reprend en continuité la forme du reste du corps 30. Une vis 51 est vissée dans le corps 30. Elle permet de régler l'écartement initial des mâchoires en rapprochant plus ou moins le levier 10 et la seconde mâchoire 29 de l'autre mâchoire. Une rondelle antifriction est de préférence intercalée entre la vis et l'embase 35 du levier 10. D'autres moyens antifriction pourraient aussi être prévus entre l'embase 35 et son logement 36. Les deux mâchoires sont reliées aux branches 23 et 24 du support d'étrier 13 par des biellettes 54a, 54b, 55a, 55b percées de deux orifices et des goupilles 56, 57, 58, 59. Ces éléments assurent la liaison flottante de l'étrier 14 au support d'étrier. Chacune des mâchoires 28, 29, présente sur un bord un perçage, respectivement 60, 61 qui se trouve en vis à vis avec un perçage de même type 62, 63, situé à chacune des extrémités des branches 24 et 23. Les goupilles et les biellettes assurent deux par deux la liaison de chacune des branches 23, 24, du support d'étrier aux mâchoires 28, 29. Les biellettes sont orientées approximativement de façon parallèle au plan défini par le disque. Lors de l'actionnement du frein, leur débattement angulaire est relativement faible. Les bords des mâchoires sont prévus relativement proches des branches du support de l'étrier. De cette façon, au freinage, les mâchoires se mettent en appui contre les branches du support d'étrier du fait de la rotation des biellettes autour des goupilles. Ainsi, à l'actionnement du frein, les deux plaquettes portées par les mâchoires exercent un effort de pincement contre le disque et se positionnent d'elles-mêmes par rapport au disque en équilibrant leur force de pression sur le disque, du fait du montage flottant de l'étrier avec ses deux mâchoires. Une fois le frein relâché, les ressorts 44a, 44b, 45a, 45b, rappellent les mâchoires dans leur position de repos. On peut prévoir un ressort de rappel spécifique pour le levier 10. D'autres moyens de liaison des mâchoires aux branches 23, 24 pourraient aussi convenir. Notamment, pour chacune des mâchoires, les deux biellettes pourraient être remplacées par une biellette unique située vers le milieu de la machoire. Le démontage de la roue se fait de façon très simple en décrochant le câble et la gaine du câble des leviers 10 et 11, puis par des opérations usuelles de déblocage de l'axe de serrage rapide et de desserrage de son écrou. L'ensemble du frein à disque, en particulier le disque, le support d'étrier et les mâchoires, restent sur la roue. Ces éléments ne sont pas démontés ou déplacés les uns relativement aux autres. Au remontage, la roue est présentée dans la fourche, le support d'étrier est pivoté jusqu'à ce que l'évidement 25 arrive au contact du plot 8, l'axe de serrage rapide est refermé, puis le câble de frein et sa gaine sont accrochés aux deux leviers 10 et 11. Aucun réglage du disque et des machoires n'est rendu nécessaire étant donné que ces différents éléments sont restés montés sur la roue. On peut également noter que le seul appui du frein à disque sur la fourche est la butée 25. De ce fait, le frein peut très facilement s'adapter à des géométries différentes de fourches. Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mise en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, d'autres moyens de commande pourraient être utilisés pour le déplacement des machoires. Notamment, l'étau décrit pour le déplacement des mâchoires pourrait être de nature hydraulique, le déplacement du piston étant piloté par un câble de freinage traditionnel, avec une tête de câble détachable. Egalement, il va de soi que pour une roue arrière, l'homme du métier pourrait trouver aisément des moyens équivalents au plot 8, le cas échéant en adaptant la butée 25, de façon à assurer le positionnement angulaire du support d'étrier. REVENDICATIONS 1. Frein à disque destiné à être assemblé à une roue, la roue ayant un moyeu (3) et un axe de moyeu (4) qui est prévu pour être monté solidairement dans une fourche (2), le frein comprenant un disque (12) prévu pour être rendu solidaire en rotation de la roue, un support d'étrier (13) portant deux mâchoires mobiles (28, 29), chacune des machoires ayant une plaquette de freinage (50) située d'un côté et de l'autre du disque, et un mécanisme de commande pour rapprocher l'une de l'autre les deux mâchoires, caractérisé par le fait que le disque (12) est évidé dans sa partie centrale, que le support d'étrier (13) présente un corps d'étrier (20) situé au niveau de l'évidement central du disque avec un logement central (21) prévu pour être assemblé solidairement sur l'axe du corps, et une butée d'appui (25) prévue pour s'appuyer contre un élément fixe de la fourche. 2. Frein selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support d'étrier (13) présente deux branches (23, 24) situées de chaque côté du disque, et que les mâchoires (28, 29) et leur mécanisme de commande sont montés flottants à l'extrémité des branches (28, 29) du support d'étrier. 3. Frein selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les mâchoires (28, 29) sont portées à l'extrémité des branches (23, 24) du support d'étrier par un ensemble de biellettes (54a, 54b, 55a, 55b) et de goupilles (56, 57, 58, 59). 4. Frein selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une première mâchoire (28) est la paroi latérale d'un corps (30) d'étau qui chevauche le disque (12), et que l'autre mâchoire (29) est montée mobile par rapport au corps (30) selon la direction axiale. 5. Frein selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le mécanisme de commande des mâchoires comprend un levier mobile (10) dont l'embase (35) est guidée en rotation par rapport au corps (30) et un levier fixe (11) qui est relié solidairement à l'autre mâchoire (29). 6. Frein selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'autre mâchoire (29) présente du côté du levier mobile (10) des rampes (40) qui coopèrent avec des rampes complémentaires (41) de l'embase du levier mobile. 7. Frein selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le corps présente une vis (51) de réglage de la position axiale du levier mobile. 8. Frein selon la revendication 4, caractérisé par le fait que des ressorts de rappel (44a, 44b, 45a, 45b) relient les mâchoires (28, 29) au support d'étrier, et rappellent élastiquement chacune des mâchoires en position de repli. 9. Frein selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support d'étrier présente un perçage central (21), comprenant une fente, et deux pattes (21 la, 21b) de serrage. 10. Roue équipée d'un frein à disque à commande mécanique comprenant un moyeu (3) libre en rotation autour d'un axe (4), un disque (12) solidaire en rotation de la roue, un support d'étrier (13) portant deux mâchoires mobiles (28, 29), chacune des mâchoires ayant une plaquette de freinage située d'un côté et de l'autre du disque, et un mécanisme de commande pour rapprocher l'une de l'autre les deux mâchoires, caractérisée par le fait que le disque (12) est évidé dans sa partie centrale, que le support d'étrier (13) présente un corps d'étrier (20) situé au niveau de l'évidement central du disque avec un logement central (21) assemblé solidairement sur l'axe (4) du corps de moyeu, et une butée d'appui (25) prévue pour s'appuyer contre un élément fixe de la fourche. 1 1. Roue selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le moyeu présente une étoile (16) dont les extrémités présentent des orifices de fixation du disque (12) et des orifices (17a, 18a, 17b) prévus pour le montage de rayons. 12. Roue selon la revendication 11, caractérisée par le fait que le moyeu présente sur l'extérieur de l'étoile un embout (22) d'axe (4), et que le support d'étrier (13) est assemblé solidairement à l'embout (22). 13. Roue selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle présente un frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 précédentes.