Brevet FR2788573A1 — publié le 20000721

La présente invention concerne un dispositif de freinage du type frein à disque, notamment pour véhicule automobile. De façon classique, un tel dispositif de freinage comprend un disque solidaire de la roue et tournant avec elle, deux plaquettes de frein en matériau de friction solidaires de la structure fixe du véhicule et disposées en vis-à-vis d'un secteur du disque, compris par exemple entre 40 et 60 degrés, ainsi que des moyens de serrage des deux plaquettes contre le disque, sous la commande d'une pédale de frein, afin de générer un couple de freinage. Ces moyens sont, par exemple, constitués par un piston sensiblement cylindrique pouvant coulisser dans le logement des plaquettes de frein. En général, le logement est flottant axialement, tandis que le disque de frein est fixe radialement et axialement. Si le dispositif de freinage comporte des plaquettes de frein réparties en plusieurs secteurs, les moyens de serrage comportent également plusieurs pistons. Le document WO-A-98/29671 décrit un dispositif de freinage du type frein à disque, dans lequel le disque est fixé sur le moyeu de la roue en pouvant se déplacer axialement, les deux plaquettes de frein étant placées dans un logement solidaire du support de roue et présentant une forme annulaire. Elles sont donc en regard de toute la périphérie du disque. Par ailleurs, les moyens de serrage des deux plaquettes contre le disque sont ici constitués par une membrane annulaire située entre le logement des plaquettes et une des plaquettes. Lorsque la pédale de frein est actionnée, du fluide pénètre dans la membrane qui se dilate, ce qui provoque le déplacement axial de la plaquette adjacente à la membrane, qui vient contre le disque. Ce dernier se déplace lui-même axialement contre l'autre plaquette liée au logement. Un couple de freinage est ainsi généré. Dans la mesure o le contact entre le disque et les plaquettes de frein s'établit sur toute la périphérie du disque, les efforts de serrage sont répartis de façon uniforme. Cependant, la membrane annulaire expansible est sollicitée de façon répétée et elle est soumise à des efforts importants. Il existe donc des risques de détérioration de la membrane, détérioration qui a des conséquences désastreuses en termes de sécurité. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de freinage du type frein à disque, dans lequel les moyens de serrage des plaquettes contre le disque sont communs à toutes les plaquettes, qu'elles soient réparties en un ou plusieurs secteurs ou encore annulaires, ce qui permet de simplifier leur fabrication et dans lequel ces mêmes moyens de serrage sont du type piston rigide dont le fonctionnement est plus sûr que celui d'une membrane expansible. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de freinage du type frein à disque pour une roue de véhicule montée en rotation sur un support de roue, comprenant: - un disque de frein solidaire en rotation de ladite roue, - au moins deux plaquettes de frein disposées dans un logement annulaire solidaire du support de roue, et de part et d'autre d'au moins une partie du pourtour dudit disque de frein, une des plaquettes étant fixe par rapport audit logement tandis que l'autre est mobile axialement, et - un dispositif de serrage desdites plaquettes contre ledit disque, à commande hydraulique, caractérisé en ce que ledit dispositif de serrage comprend un piston annulaire rigide monté en coulissement axial dans ledit support de roue, à proximité de l'axe de rotation de la roue, ce piston définissant avec ledit support de roue une chambre de fluide également annulaire et alimentée en fluide sous pression sous l'action de moyens de commande de freinage, le piston étant décalé vers l'axe de rotation de la roue par rapport au pourtour du disque de frein et exerçant indirectement un effort de serrage sur ladite plaquette mobile axialement, lorsque lesdits moyens de commande sont actionnés. De préférence, le piston comporte une paroi annulaire radiale qui définit ladite chambre de fluide annulaire avec ledit support de roue et des moyens d'étanchéité, des moyens de liaison avec ladite plaquette mobile axialement étant fixés sur le piston, à l'opposé de ladite paroi radiale. Ces moyens de liaison sont avantageusement solidaires du support de ladite plaquette mobile axialement et dudit piston. De préférence, le support de roue comporte un évidement présentant une rainure annulaire, dans laquelle ledit piston est monté en coulissement axial. Dans un premier mode de réalisation, ladite paroi annulaire radiale constitue la face radiale intérieure du piston. Dans un deuxième mode de réalisation, le piston comporte une rainure annulaire débouchant sur sa face radiale intérieure, le fond de la rainure constituant ladite paroi annulaire radiale, en retrait par rapport à ladite face radiale intérieure. Dans le premier mode de réalisation, la chambre de fluide est ainsi définie par la face radiale intérieure du piston et ladite rainure annulaire du support de roue. Dans le deuxième mode de réalisation, ledit évidement du support de roue comporte un élément annulaire en saillie, la chambre de fluide étant alors définie par ledit élément en saillie et ladite rainure annulaire du piston. Les moyens d'étanchéité sont avantageusement constitués par deux joints annulaires coaxiaux et décalés radialement. Ces joints annulaires peuvent être montés dans des gorges prévues dans le piston, dans le support de roue ou encore dans le piston et le support de roue. Le dispositif de freinage selon l'invention comporte avantageusement deux plaquettes de frein annulaires, en contact avec tout le pourtour dudit disque de frein. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés qui représentent des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention et sur lesquels: la figure 1 est une demi-coupe axiale d'un exemple de dispositif de freinage selon l'invention, monté sur un véhicule; - la figure 2 est une demi-vue en coupe selon II-II de la figure 1; - la figure 3 est une demi-vue en coupe selon III- III de la figure 1; - la figure 4 est un détail de la figure 1, illustrant une variante de réalisation; - la figure 5 est une demi-vue en perspective du piston du dispositif de freinage selon les figures 1 à 4, associé à une plaquette de frein; - la figure 6 est une demi-vue partielle en coupe axiale d'un autre exemple de réalisation du dispositif de freinage selon l'invention; - la figure 7 est une demi-vue en coupe selon VII- VII de la figure 6; - la figure 8 est une demi-vue en perspective du piston du dispositif de freinage selon les figures 6 et 7, associé à une plaquette de frein; - la figure 9 illustre une première variante de réalisation de la figure 6; et - la figure 10 est une vue similaire à la figure 9 représentant une deuxième variante de réalisation. Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes références. On se réfère tout d'abord à la figure 1, sur laquelle la référence 1 désigne le moyeu d'une roue de véhicule notamment automobile (roue non illustrée), dont l'axe de rotation est repéré en 10, la référence 2 désigne un roulement et la référence 3, un support de roue, communément désigné par pivot aussi bien pour les roues avant que pour les roues arrière. Le dispositif de freinage selon l'invention comporte un disque de frein 4 qui est relié au moyeu 1 par un support de disque 5. La liaison entre le support de disque 5 et le disque 4 est telle que le disque est solidaire en rotation de la roue mais peut se déplacer axialement par rapport à la roue, au moyeu 1 et au support de roue 3. C'est ce qu'illustre notamment la figure 2. Dans cet exemple de réalisation, la surface extérieure 50 du support de disque 5 comporte des saillies 51 qui sont logées dans des évidements 41, prévus sur la surface intérieure 40 du disque de frein 4. Grâce à cette liaison, le support de disque 5 et le disque de frein 4 sont bien liés en rotation, mais le disque 4 peut se déplacer axialement par rapport au support de disque 5, au moyeu 1 et au support de roue 3. L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce mode de liaison entre le disque de frein 4 et la roue. Le dispositif de freinage comporte également un logement 6 pour deux plaquettes de frein 60 et 61, le logement 6 étant solidaire du support de roue 3. Ces plaquettes 60 et 61 sont classiquement réalisées en un matériau de friction. Le logement 6 de plaquettes est annulaire et centré sur l'axe 10 du moyeu 1. Dans l'exemple illustré sur les figures, les plaquettes 60 et 61 sont également de forme annulaire. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Les plaquettes pourraient également être réparties selon un ou plusieurs secteurs, notamment compris entre 40 et 60 degrés. De façon classique, les deux plaquettes 60 et 61 sont disposées de part et d'autre d'au moins une partie du pourtour du disque de frein, ici la totalité du pourtour puisque les plaquettes sont annulaires. Dans l'exemple de réalisation illustré, la plaquette extérieure 60 est solidaire du logement 6 par l'intermédiaire de son support 62, cette plaquette 60 étant fixe par rapport au logement 6. La plaquette intérieure 61 est également solidaire du logement 6 mais peut se déplacer axialement par rapport audit logement, selon l'axe 10 du moyeu 1. Le montage du support 63 de la plaquette 61 dans le logement 6 est réalisé de façon appropriée. Ce support peut notamment présenter des saillies coulissant dans des rainures prévues dans le logement 6. Ces moyens de montage particuliers ne sont pas illustrés sur les figures. On peut également se reporter à la figure 2 qui illustre la plaquette 61 avec le support 63 dans le logement 6. Le dispositif de freinage selon l'invention comporte également un dispositif de serrage des plaquettes qui comprend un piston rigide 7 de forme annulaire. Ce piston 7 est aussi illustré à la figure 5. Le piston 7 est disposé à proximité de l'axe de rotation 10 de la roue et présente donc une position centrale Il n'est pas disposé en vis-à-vis du pourtour du disque de frein 4 puisqu'il est décalé vers l'axe de rotation de la roue par rapport à ce pourtour. Ainsi, il est destiné à appliquer indirectement un effort de serrage sur la plaquette intérieure 61. Cet effort de serrage est transmis à la plaquette intérieure 61 par l'intermédiaire de moyens de liaison 9, de forme annulaire. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures, le piston 7, les moyens de liaison 9 et le support 63 de la plaquette 61 sont réalisés en une seule pièce, par exemple en tôle ou en fonderie d'aluminium. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 5, ce piston 7 comporte une paroi annulaire radiale 70, à l'opposé de la face extérieure 76 du piston 7 qui est raccordée aux moyens de liaison 9. Cette paroi radiale 70 constitue ici la face radiale intérieure du piston. Le support de roue 3 définit un évidement 30 sous la forme d'une rainure annulaire, dans laquelle le piston est monté en coulissement axial, le piston 7 pouvant se déplacer selon l'axe de rotation 10. Le piston 7 est donc du type "mâle". Ainsi, la face radiale intérieure 70 du piston 7 et la rainure annulaire 30 du support de roue 3 définissent une chambre de fluide 72. Cette chambre 72 est alimentée en fluide sous pression par l'intermédiaire d'un conduit 73 traversant le support de roue 3, ce conduit 73 étant en communication avec un circuit hydraulique actionné par des moyens de commande de freinage, tels qu'une pédale de frein (non illustrés). L'étanchéité de cette chambre de fluide 72 est assurée par deux joints annulaires 74 et 75 qui sont disposés dans des gorges annulaires 74a et 75a, ménagées dans le piston 7. On peut se reporter à la figure 3 qui illustre le piston 7 entre les deux joints annulaires 74 et 75, ainsi que les moyens de liaison 9 entre le piston et la plaquette intérieure 61, et également le logement 6. Les joints annulaires 74 et 75 ont tous les deux pour axe, l'axe 10 du moyeu 1, mais ils sont décalés radialement pour encadrer le piston 7. Il n'est par contre pas nécessaire que les joints soient décalés axialement pour assurer l'étanchéité de la chambre 72. Le fonctionnement du dispositif de freinage selon l'invention est le suivant. Lorsque du fluide sous pression pénètre dans la chambre de fluide 72, notamment sous l'action d'une pédale de frein, l'ensemble constitué par le piston 7, les moyens de liaison 9 et la plaquette intérieure 61 se déplace axialement vers le disque de frein 4. La plaquette intérieure 61 vient ainsi en contact avec le disque 4 qui lui-même se déplace axialement pour venir en contact avec la plaquette extérieure 60. Les efforts de serrage sur le disque 4 génèrent un couple de freinage pour la roue. Ainsi, quelle que soit la répartition des plaquettes de frein, en un ou plusieurs secteurs ou encore annulaire, un seul dispositif de serrage est nécessaire pour générer un couple de freinage. Ceci permet de simplifier la fabrication et de réduire les coûts. Par ailleurs, le piston annulaire rigide unique assure une répartition uniforme de la pression et donc des efforts de serrage sur tout le pourtour du disque de frein. De plus, la position centrale du piston 7, c'est-à- dire à proximité de l'axe de rotation de la roue, permet de loger le piston 7 dans le support de roue et non dans le logement de plaquettes de frein. Ceci permet de réduire les dimensions du logement de plaquettes 6 et donc de concevoir un dispositif de freinage plus compact. Enfin, le piston 7 étant décalé vers l'axe de rotation de la roue par rapport au pourtour du disque de frein, la partie hydraulique du dispositif de freinage est éloignée des plaquettes de frein o se produit un échauffement important. Cette position centrale du piston 7 permet donc de limiter les risques d'échauffement et de vaporisation du fluide qui est présent dans la chambre 72. On se réfère maintenant à la figure 4 qui illustre une variante de réalisation du dispositif de freinage illustré aux figures 1, 2, 3 et 5. Dans cette variante de réalisation, les joints annulaires 74 et 75 ne sont pas disposés dans des gorges annulaires ménagées dans le piston 7, mais dans des gorges annulaires 31 et 32 réalisées dans le support de roue 3. On pourrait également prévoir de disposer un joint annulaire dans une gorge annulaire prévue dans le piston 7 et un autre joint annulaire dans une gorge annulaire prévue dans le support de roue 3 (cette variante de réalisation n'est pas illustrée sur les figures). On se réfère maintenant aux figures 6 à 8 qui illustrent un autre exemple de réalisation du dispositif de freinage selon l'invention. Dans cet autre exemple de réalisation, le piston 8 est toujours raccordé à la plaquette intérieure 61 par l'intermédiaire de moyens de liaison 9. Comme sur les figures précédentes, le piston 8, les moyens de liaison 9 et le support 63 de la plaquette 61 sont réalisés en une seule pièce. Le piston 8 comporte également une paroi annulaire radiale 80 à l'opposé de la face radiale extérieure 88 du piston qui est reliée aux moyens de liaison 9. Cette paroi annulaire 80 est ici constituée par le fond d'une rainure 81 qui débouche sur la face radiale intérieure 86 du piston 8. Ainsi, contrairement à l'exemple de réalisation illustré aux figures précédentes, la paroi annulaire radiale 80 est en retrait par rapport à la face radiale intérieure 86 du piston. Le support de roue 3 comporte encore un évidement 36, dans lequel le piston 8 est monté en coulissement axial. Dans cet évidement 36 est prévu un élément annulaire 37 en saillie qui est destiné à s'insérer dans la rainure annulaire 81 du piston 8. Ainsi, l'évidement 36 définit encore une rainure 33 annulaire, dans laquelle le piston 8 est monté en coulissement axial. Dans cet exemple de réalisation, la chambre de fluide 82 est définie par l'élément annulaire en saillie 37 du support de roue 3 et la rainure annulaire 81 du piston 8. Le piston 8 est donc du type "femelle". La chambre 82 est alimentée en fluide sous pression par l'intermédiaire du conduit 83 traversant le support de roue 3, ce conduit 83 étant en communication avec un circuit hydraulique actionné par des moyens de commande de freinage (non illustrés). L'étanchéité de la chambre 82 est assurée par deux joints annulaires 84 et 85 qui sont logés dans des gorges annulaires 34 et 35 réalisées dans le support de roue 3, et plus précisément dans l'élément en saillie 37. On peut également se référer à la figure 7 qui illustre l'élément en saillie 37 du support de roue 3, entre les deux joints annulaires 84 et 85, cet élément en saillie 37 étant logé dans la rainure annulaire 81 du piston 8. Les joints annulaires 84 et 85 sont coaxiaux, mais ils sont décalés radialement par rapport à l'axe 10 du moyeu pour encadrer l'élément en saillie 37. Il n'est pas nécessaire que les joints soient décalés axialement. La figure 9 illustre une variante de réalisation du dispositif de freinage selon les figures 6 à 8, dans laquelle les joints annulaires 84 et 85 assurant l'étanchéité de la chambre de fluide 82 sont prévus dans des gorges annulaires 84a et 85a réalisées dans le piston 1i 8, ces gorges 84a et 85a débouchant dans la rainure 81 du piston. La figure 10 illustre encore une autre variante de réalisation du dispositif de freinage selon les figures 6 à 8, dans laquelle les joints annulaires 84 et 85 sont encore prévus dans des gorges annulaires réalisées dans le piston 8. Cependant, une des gorges annulaires 84a débouche dans la rainure 81, tandis que la rainure 85b débouche sur la face axiale interne 87 du piston 8. Comme indiqué précédemment, on pourrait également prévoir un joint annulaire dans le piston 8 et un autre joint annulaire dans le support de roue 3. Le fonctionnement du dispositif de freinage illustré aux figures 6 à 10 est identique à celui qui a été précédemment décrit pour le dispositif de freinage illustré aux figures 1 à 5. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits et représentés. En particulier, si dans ce qui a été décrit, le disque est flottant et le logement de plaquettes fixe, on pourrait également envisager d'avoir le disque fixe et le logement flottant. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage du type frein à disque pour une roue de véhicule montée en rotation sur un support de roue, comprenant: - un disque de frein (4) solidaire en rotation de ladite roue - au moins deux plaquettes de frein disposées dans un logement annulaire (6) solidaire du support de roue (3), et de part et d'autre d'au moins une partie du pourtour dudit disque de frein (4), une des plaquettes (60) étant fixe par rapport audit logement (6) tandis que l'autre (61) est mobile axialement, et - un dispositif de serrage desdites plaquettes contre ledit disque, à commande hydraulique, caractérisé en ce que ledit dispositif de serrage comprend un piston annulaire rigide (7, 8) monté en coulissement axial dans ledit support de roue (3), à proximité de l'axe de rotation (10) de la roue, ce piston définissant avec ledit support de roue une chambre de fluide (72, 82) également annulaire et alimentée en fluide sous pression sous l'action de moyens de commande de freinage, le piston (7, 8) étant décalé vers l'axe de rotation de la roue par rapport au pourtour du disque de frein et exerçant indirectement un effort de serrage sur ladite plaquette (61) mobile axialement, lorsque lesdits moyens de commande sont actionnés. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit piston (7, 8) comporte une paroi annulaire radiale (70, 80) qui définit ladite chambre de fluide annulaire (72, 82) avec ledit support de roue (3) et des moyens d'étanchéité, des moyens de liaison (9) avec ladite plaquette (61) mobile axialement étant fixés sur le piston (7, 8), à l'opposé de ladite paroi radiale. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (9) sont solidaires du support (63) de ladite plaquette mobile axialement (61) et dudit piston (7, 8). 4. Dispositif de freinage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit support de roue (3) comporte un évidement (30, 36) présentant une rainure annulaire (30, 33), dans laquelle ledit piston (7, 8) est monté en coulissement axial. 5. Dispositif de freinage selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite paroi annulaire radiale (70) constitue la face radiale intérieure du piston (7). 6. Dispositif de freinage selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit piston (8) comporte une rainure annulaire (81) débouchant sur sa face radiale intérieure (86), le fond de la rainure constituant ladite paroi annulaire (80), en retrait par rapport à ladite face radiale intérieure (86). 7. Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de fluide (72) est définie par la face radiale intérieure (70) du piston (7) et ladite rainure annulaire (30) du support de roue (3). 8. Dispositif de freinage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit évidement (36) du support de roue (3) comporte un élément annulaire en saillie (37), la chambre de fluide (82) étant alors définie par ledit élément en saillie (37) et ladite rainure annulaire (81) du piston (8). 9. Dispositif de freinage selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité sont constitués par deux joints annulaires (74, 75; 84, 85) coaxiaux et décalés radialement. 10. Dispositif de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits joints annulaires (74, ; 84, 85) peuvent être montés dans des gorges (74a, a; 84a, 85a, 85b) prévues dans le piston (7, 8), dans des gorges (31, 32; 34, 35) prévues dans le support de roue (3) ou encore des gorges prévues dans le piston et le support de roue.5 11. Dispositif de freinage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaquettes de frein annulaires en contact avec tout le pourtour dudit disque de frein (4).