Brevet FR2823546A1 — publié le 20021018

commande présentant un processeur et une mémoire. PISTON DE FREIN A DISQUE, PIECE D'APPUI POUR UN TEL PISTON, ET FREIN A DISQUE MUNI DE CE PISTON. L' invention est relative à un piston de frein à disque du genre s de ceux qui comportent une cavité intérieure, fermée à une extrémité axiale par une paroi transversale propre à être soumise à une pression de liquide, et ouverte à son autre extrémité axiale, laquelle est entourée par un bord annulaire de la paroi du piston, propre à exercer une poussée sur un patin de frein. Lorsque le frein est actionné, une pression de liquide est appliquée contre la paroi transversale du piston du côté opposé à la cavité, de sorte que le piston est poussé contre le patin qui est lui-même poussé contre le disque de frein. Les conditions dans lesquelles le piston de frein coopère avec le patin sont difficiles et, lors d'un freinage, des bruits trouvent fréquemment leur source à ce niveau. En outre, 1'énergie dissipée au freinage provoque un fort échauffement; une fraction de la chaleur produite est transmise par le piston au liquide de frein, avec risque de formation de bulles de vapeur, ce qui est néfaste. L'invention a pour but, surtout, de fournir un piston de frein à disque qui permette d'améliorer les conditions de freinage, en particulier par diminution des bruits et amélioration de l'isolation thermique. Selon l'invention, un piston de frein à disque, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il est muni, à l'extrémité ouverte de sa cavité, d'une pièce d'appui rapportée sur le piston et prévue pour augmenter la surface d'appui du piston sur le patin de frein et fermer au moins en partie l'ouverture de la cavité. L'augmentation de la surface d'appui permet de réduire les bruits par diminution des mouvements relatifs du piston et du patin lors d'un freinage, et la fermeture au moins partielle de l'ouverture réduit les turbulences d'air dans la cavité et la transmission de chaleur au liquide de frein. Selon une première possibilité, la pièce d'appui recouvre le bord frontal du piston et forme une sorte de capuche. La pièce d'appui comprend alors une plaque, notamment circulaire, comportant un moyen 3s demaintien au piston. Ce moyen de maintien peut comprendre au moins deux languettes recourbées par rapport au plan de la plaque, engagées dans le piston et coopérant avec la paroi intérieure de la cavité. En variante, le moyen de maintien comprend une collerette bordant la plaque et enserrant le bord périphérique du piston. Au moins un passage, sous forme de fente ou de trou, est prévu dans la plaque pour permettre à l'air de sortir de la cavité intérieure du piston vers l'atmosphère, ou d'y rentrer. Selon une autre possibilité la pièce d'appui est formée par une rondelle fendue emmanchée dans la cavité du piston. La pièce d'appui peut être métallique, en particulier en tôle d'acier inoxydable ou en tôle d'acier galvanisé, ou en résine synthétique ou autre matière, notamment caoutchouc, matière plastique, bois, verre. La pièce d'appui peut être réalisée sous forme d'une pièce multicouche, comportant une pièce relativement dure recouverte, au moins sur sa face tournée vers le patin, d'une matière moins dure, augmentant le frottement, en particulier du caoutchouc. L'invention est également relative à une pièce d'appui pour piston de frein à disque tel que défni précédemment, ainsi qu'à un frein à disque équipé d'un tel piston. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins: Fig. 1 est une coupe schématique d'un frein à disque équipé d'un piston selon l'invention. Fig.2 est une vue en élévation d'une pièce d'appui selon l'invention, à plus grande échelle que sur Fig. 1. Fig.3 est une coupe suivant la ligne III-III de Fig.2. Fig.4 est une coupe axiale, à plus petite échelle, du piston du frein à disque muni d'une pièce d'appui selon Fig.2. Fig.5 est une vue en élévation d'une variante de réalisation de la pièce d'appui. Fig.6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de Fig.5. Fig.7 est une coupe axiale, à plus petite échelle, d'un piston 3s équipé de la pièce d'appui de Fig.5. Fig.8 est une vue en élévation d'une variante de réalisation de la pièce d'appui. Fig.9 est une section selon la ligne IX-IX de Fig.8. Fig.10 est une coupe axiale du piston équipé de la pièce d'appui de Fig.8. Fig. 11 est une coupe partielle, à grande échelle, d'une plaque composée de plusieurs couches. Fig.12 illustre en élévation une autre variante de réalisation de la pièce d'appui. Fig. 13 est une section suivant la ligne XIII-XIII de Fig. 12. Fig.14 est une coupe axiale du piston équipé de la pièce d'appui de Fig. 12. Fig.15 est une autre variante de réalisation de la pièce d'appui, vue en élévation. Fig.16 est une coupe suivant la ligne XVI-XVI de Fig.15. Fig.17, enfin, est une coupe axiale d'un piston équipé de la pièce d'appui de Fig.15. En se reportant à Fig.1 on peut voir, partiellement représenté, un frein à disque F comportant un étrier 1 qui coiffe une zone du pourtour d'un disque 2 lié en rotation à une roue (non représentée) pour tourner autour d'un axe A perpendiculaire au plan du disque 2. L'étrier 1 est maintenu fixe en rotation par rapport à la structure du véhicule. L'exemple représenté correspond à un frein à étrier flottant qui peut coulisser suivant une direction parallèle à l'axe A. Un piston de frein P est monté coulissant, de manière étanche, dans un alésage 3 de l'étrier 1, suivant une direction perpendiculaire au plan du disque 2. 2s Le piston P ferme une chambre 4 prévue dans l'étrier pour recevoir du liquide sous pression, par exemple en provenance d'un maître cylindre, et pour pousser le piston P contre un patin de frein 5a situé du côté intérieur du disque 2. Un autre patin de frein 5b est prévu du côté extérieur du disque 2 et est lié à une branche de l'étrier 1. Lorsque le patin intérieur 5a s'applique contre le disque 2, l'étrier 1 par réaction coulisse vers l'intérieur et applique le patin extérieur 5b contre la face extérieure du disque 2. Bien entendu, l'invention s'applique à tous les types de freins à disque, notamment à ceux dont l'étrier est fixe en translation avec un piston de chaque côté du disque. Le piston P. généralement de forme cylindrique de révolution, comporte une cavité intérieure 6 fermée à une extrémité axiale par une paroi transversale 7 sur laquelle s'exerce la pression du liquide dans la chambre 4. La cavité 6 est ouverte à son autre extrémité qui est entourée par un bord annulaire 8 de la paroi du piston. Le piston P est muni, à l'extrémité ouverte de la cavité 6, d'une pièce d'appui B rapportée sur le piston, prévue pour fermer, au moins en partie, l'ouverture de la cavité 6 et pour augmenter la surface d'appui du piston P sur le patin de frein 5a. La pièce d'appui B peut recouvrir le bord frontal 8 du piston comme sur les Figs.4, 7 et 10. Dans ce cas, le bord annulaire 8 n'appuie plus directement contre le patin Sa puisque une zone de la pièce d'appui B est située entre ce bord 8 et le patin 5a. Selon la réalisation des Figs.2 à 4, la pièce d'appui B est formée par une plaque circulaire 9 dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur du piston P. Le plaque 9 peut être réalisée en tole d'acier inoxydable ou en tole galvanisée d'épaisseur réduite. Cette épaisseur est alors généralement inférieure à 1 mrn, en particulier de l'ordre de 0,5 mm. La plaque 9 peut aussi étre réalisée en une autre matière, notamment en résine, matière plastique, bois, verre, ou sous forme multicouche comme expliqué à propos de Fig. 11 La plaque circulaire 9 comporte plusieurs languettes, par exemple trois languettes 10 régulièrement réparties à 120 selon la circonférence, et recourbées sensiblement à 90 par rapport au plan de la plaque. Les languettes 10 engagées dans la cavité 6 du piston s'appuient contre la paroi intérieure 6a de la cavité et constituent un moyen de maintien au piston. Les languettes 10 sont découpées dans la matière de la plaque 9 et des fentes 11 parallèles, à orientation sensiblement radiale, sont prévues de part et d'autre de chaque languette. Ces fentes 11 permettent un passage d'air, notamment lorsque l'air contenu dans la cavité 6 est échauffé par suite du fonctionnement du frein et se dilate. L'évacuation de cet air réchauffé à travers les fentes 11 vers l'atmosphère permet d'éviter une surpression dans la cavité 6. Les languettes 10 sont relativement longues; en particulier leur longueur est supérieure à la moitié du rayon de la plaque 9. Une partie des languettes 10, représentée en trait mixte avant pliage sur Fig.2, provient d'une zone de matière située au-delà du contour de découpe de la plaque 9.La section longitudinale des languettes 10 a une forme en V aplati, visible sur Fig.3, tournant sa convexité vers l'extérieur. Le sommet arrondi 12 du V prend appui contre la paroi intérieure 6a de la cavité 6. Selon la variante de réalisation des Figs 5 à 7, la pièce d'appui B est encore formée par une plaque circulaire 9 mais les languettes lOa sont plus courtes que dans le cas de Fig.3, leur longueur étant inférieure à la moitié du rayon de la plaque 9. Comme représenté en trait mixte sur Fig.5, le contour des languettes lOa, avant pliage, ne s'étend pas au- delà du contour de la plaque 9. La section longitudinale d'une languette lOa est sensiblement rectiligne. Sur Fig.2 comme sur Fig.5, les fentes 11 s'étendent radialement vers le centre de la plaque au-delà de l'arête de pliage 13 de la languette ou lOa. Selon la variante des Figs.8 à 10 une plaque circulaire 9a constituant la pièce d'appui B. comporte une collerette 14 en bordure pour enserrer le bord 8 du piston. Comme illustré sur Fig.10, le bord 8 peut étre décolleté extérieurement sur une profondeur au moins égale à l'épaisseur de la collerette 14; le diamètre extérieur de cette collerette peut ainsi avoir méme valeur que le diamètre extérieur du piston P entre le bord 8 et le fond 7. La collerette 14, perpendiculaire au plan de la plaque, constitue le moyen de maintien au piston P. La plaque 9a comporte en son centre un trou 15 permettant un passage d'air entre la cavité 6 et l'atmosphère. Fig. 11 représente en coupe, à grande échelle, une fraction d'une plaque 9' pouvant convenir pour les réalisations de la pièce B des Figs. 1 à 10. La plaque 9' est composée de plusieurs plaques ou couches élémentaires assemblées entre elles, généralement par collage. Un noyau 9'a est formé par une plaque en une matière relativement dure, par exemple une plaque de tole. Ce noyau 9'a est recouvert au moins sur la face venant en contact avec le patin, mais de prétérence sur ses deux faces, d'une couche 9'b, 9'c, d'une matière moins dure que celle du noyau et propre à crécr un frottement plus élevé que la matière du noyau. Par exemple, les couches 9'b, 9'c sont réalisées en caouchouc, en matière élastomère ou en une matière équivalente pour le frottement et la dureté. L'épaisseur d'une couche 9'b, 9'c est du même ordre, ou plus faible, que l'épaisseur du noyau 9'a. Avec le piston P muni de la pièce d'appui B on augmente la surface de contact entre piston et patin 5a, et on réduit l'ouverture de la cavité 6, ce qui permet d'obtenir plusieurs résultats avantageux. Le bruit est diminué, lorsque le frein est actionné, car le patin s 5a, monté entre des glissières sensiblement radiales, non visibles sur le dessin, se déplace moins facilement relativement au piston P suivant la direction de rotation du disque 2, dans un plan perpendiculaire à l' axe du piston. La pièce d'appui B sert d'amortisseur en freinant les mouvements relatifs entre le patin 5a et le piston P. Le volume d'air de la cavité 6, sans être totalement isolé de l'atmosphère, forme toutefois un matelas relativement stable créant une isolation thermique plus forte qu'en l'absence de la pièce d'appui B. Une mise en biais du patin 5a relativement au piston P. ce qui correspond à une configuration dans laquelle l'axe géométrique du piston P n'est plus exactement perpendiculaire au plan du patin 5a, est réduite ou supprimée car la plaque 9, 9a formant capuche, absorbe en partie le désaxage éventuel du piston; de plus l'augmentation de la surface d'appui a tendance à rapprocher de l'axe du piston l'effort résultant du piston sur le patin 5a, ce qui réduit la tendance à la mise en biais. Avec un frein du type de celui de Fig.l, une seule pièce d'appui B est prévue. La course du piston P n'est augmentée que de la compression de cette seule pièce d'appui B. ce qui n'entraîne qu' une faible consommation supplémentaire de liquide lors d'un freinage. La pièce d'appui B assure une protection de la partie intérieure 6 du piston P contre des attaques diverses telles que graviers, poussières, pluie, neige, boue, graisse, etc Les Figs.12 à 14 montrent une variante de réalisation selon laquelle la pièce d'appui B est formée par une rondelle 16 d'épaisseur relativement forte, notamment supérieure à 5 mm, comportant une fente radiale 17 et un trou central 18. A l'état libre, le diamètre extérieur de la rondelle 16 est légèrement supérieur au diamètre intérieur de la cavité 6. La rondelle 16 est emmanchée à force à l'intérieur de la cavité 6 de manière que la face externe de la rondelle 6 se trouve dans le plan frontal du bord 8 du piston, comme illustré sur Fig.14. La surface d'appui du piston se trouve ainsi augmentée de la surface annulaire de la rondelle 16. La rondelle 16 peut être fabriquée en résine, notamment en résine phénolique, ou être métallique ou en une autre matière. La fente 17 permet une dilatation de la rondelle 16 sous une action thermique ou mécanique pour éviter de dégrader les dimensions du s piston P. Tout dispositif équivalent à la fente 17 permettant une dilatation de la rondelle 16 pourrait être prévu. On peut également prévoir des moyens d'accrochage, par exemple gorge et nervure, entre la rondelle 16 et le piston P pour améliorer le blocage relatif suivant la direction axiale. En variante, la rondelle pourrait être emmanchée sur le diamètre extérieur du piston P au lieu d'être emmanchée à l'intérieur de ce piston. En outre, un butée mécanique pourrait être prévue sur le piston P pour assurer le maintien de la rondelle 16, suivant une bonne position. Les Figs.15 à 17 montrent une variante de réalisation avec une rondelle d'appui 16a comportant une fente radiale 17a dont l'ouverture centrale 18a présente un diamètre plus faible que sur les Figs.12 à 14. Comme dans le cas des capuches constituées par les plaques 9 ou 9a des Fig.2 à 10, les rondelles des Fig. 12 à 17 permettent d' augmenter la surface d'appui du piston et d'augmenter le frottement entre piston et patin 5a pour produire des résultats semblables à ceux évoqués précédemment. L ' amélioration de l' isolation phonique et thermique est assurée. L'effet amortisseur dû au frottement entre le piston P et le patin 5a est également obtenu. Les rondellés 16, 16a, peuvent être réalisées par moulage. Leur épaisseur relativement forte permet de faire varier la répartition de pression sur le patin Sa avec diminution de la mise en biais du patin relativement au piston. REVENDICATIONS 1. Piston de frein à disque comportant une cavité intérieure (6), fermée à une extrémité axiale par une paroi transversale (7) propre à être soumise à une pression de liquide, et ouverte à son autre extrémité axiale, laquelle est entourée par un bord annulaire (8) de la paroi du piston, propre à exercer une poussce sur un patin de frein, caractérisé par le fait qu'il est muni, à l'extrémité ouverte de sa cavité (6), d'une pièce d'appui (B) rapportée sur le piston et prévue pour augmenter la surface d'appui du piston sur le patin de frein et fermer au moins en partie l'ouverture de la cavité (6). 2. Piston de frein à disque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce d'appui (B) recouvre le bord frontal (8) du piston et forme une sorte de capuche. 3. Piston de frein à disque selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pièce d'appui (B) comprend une plaque (9,9a,9'), notamment circulaire, comportant un moyen de maintien (lO,lOa) au piston. 4. Piston de frein à disque selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen de maintien comprend au moins deux languettes (lO,lOa) recourbées par rapport au plan de la plaque, engagées dans le piston et coopérant avec la paroi intérieure (6a) de la cavité. 5. Piston de frein à disque selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen de maintien comprend une collerette (14) bordant la plaque (9a) et enserrant le bord périphérique (8) du piston. 6. Piston de frein à disque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce d'appui (B) est formée par une rondelle (16, 16a) fendue emmanchée dans la cavité (6) du piston. 7. Piston de frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait la pièce d'appui (B) est métallique, en particulier en tôle d'acier inoxydable ou en tôle d'acier galvanisé. 8. Piston de frein à disque selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait la pièce d'appui (B) est en résine synthétique. 9. Piston de frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait la pièce d'appui (B) est réalisée sous forme d'une pièce multicouche (9') comportant une pièce (9'a) relativement dure recouverte, au moins sur sa face tournée vers le patin, d'une matière moins dure (9'b, 9'c) augmentant le frottement, en particulier du caoutchouc. 10. Piston de frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins un passage (11, 15, 18, 18a), sous forme de fente ou de trou, est prévu dans la pièce d'appui (B) pour permettre à 1'air de sortir de la cavité intérieure (6) du piston vers 1S l'atmosphère, ou d'y rentrer. 11. Pièce d'appui pour piston de frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la pièce d'appui (B) comprend une plaque (9,9a,9'), notamment circulaire, comportant un moyen de maintien (lO,lOa) au piston et formant une sorte de capuche. 12. Pièce d'appui pour piston de frein à disque selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que la pièce d'appui (B) est formée par une rondelle (16, 16a) fendue propre à être emmanchée dans la cavité (6) du piston. 13. Pièce d'appui selon la revendication 11 ou 12, caractérisée par le fait qu'au moins un passage (11, 15, 18, 18a), sous forme de fente ou de trou, est prévu dans la pièce d'appui (B) pour permettre à l'air de sortir de la cavité intérieure (6) du piston vers l'atmosphère, ou d'y rentrer. 14. Frein à disque équipé d'un piston de frein selon l'une quelconque des