Brevet FR2836529A1 — publié le 20030829

La présente invention concerne un cylindre de frein à actionnement mécanique et hydraulique pour véhicule automobile comportant un mécanisme de réglage précis et un frein à disque comportant un tel cylindre. On sait que les cylindres de frein à actionnement mécanique et hydraulique sont constitués par un piston déplaçable en translation sous l'effet de la pression d'un fluide hydraulique ou d'une combinaison de pièces mobiles. Le fluide hydraulique est injecté sous pression dans le cylindre de frein et agit sur le piston lors d'une commande de frein de roulement, tandis que les pièces mobiles sont mises en mouvement lorsque le conducteur du véhicule actionne le frein de parking. Dans la plupart des véhicules, l'actionnement du frein de parking se matérialise par la traction d'un câble relié à un levier pivotant monté sur le cylindre de frein. Un mécanisme de rampes à billes est alors prévu dans le cylindre pour transformer les mouvements de rotation du levier en mouvements de translation à transmettre au piston. Les cylindres de frein utilisant des rampes à billes comportent donc un arbre dépassant à l'extérieur du cylindre, sur lequel est monté le levier actionnable par traction du câble. Cet arbre est solidaire d'un plateau tournant qui coopère avec un plateau mobile en translation avec interposition de billes logées dans des rampes réalisées dans les deux plateaux, de manière que toute rotation du plateau tournant se traduise par une translation du plateau mobile, lequel pousse une entretoise s'étendant jusqu'au piston pour transmettre à ce dernier le mouvement de translation du plateau mobile. Le piston passe ainsi, par une translation dont la course est égale à celle du plateau mobile, d'une position de repos, laissée par un freinage antérieur, dans laquelle les plaquettes sont quasiment au contact du disque mais non serrées contre ce dernier, à une position de freinage dans laquelle les plaquettes sont serrées contre le disque. Du fait de l'usure des plaquettes, la position de repos du piston se rapproche du disque dans une mesure non négligeable par rapport à la course de translation. Il est donc nécessaire d'allonger l'entretoise pour que celle-ci reste adaptée à la distance séparant le piston au repos du plateau mobile. A cet effet, il est connu d'utiliser une entretoise réglable, constituée par une vis et un écrou vissés l'un dans l'autre et pouvant se dévisser pour que la tête de la vis s'éloigne de l'écrou, allongeant ainsi la longueur de l'entretoise. Ce réglage, pour être efficace, doit s'effectuer automatiquement dans le cylindre de frein à mesure que les garnitures de friction s'usent. A cet effet, la vis est liée au piston dans ses mouvements de translation tandis que l'écrou est retenu en translation par un ressort. Par conséquent, le déplacement du piston lors des commandes hydrauliques du frein tend à écarter la vis de l'écrou, ce qui provoque son dévissage et, de ce fait, l'allongement de l'entretoise. Ce système donne satisfaction mais doit présenter deux caractéristiques supplémentaires qui vont maintenant être décrites. Tout d'abord, il est impératif que la vis ne puisse pas se revisser dans l'écrou, notamment au moment de l'actionnement mécanique du frein, où l'entretoise est comprimée entre le plateau mobile et le piston. C'est pourquoi, alors que l'écrou est en permanence bloqué en rotation, la vis est liée au piston par un embrayage conique présentant un léger jeu axial. Lorsque l'embrayage conique est en appui, c'est-à-dire lorsque l'entretoise est comprimée contre le piston par le plateau mobile, le piston immobilise la vis en rotation. En revanche, dès que cet embrayage conique n'est plus en appui grâce à son jeu axial, il n'empêche plus la vis de tourner autour de son axe. Ainsi, la vis est censée se dévisser de l'écrou au moment du freinage hydraulique pour accroître la longueur de l'entretoise, mais ne pas se visser dans l'écrou au moment du freinage mécanique afin que l'entretoise demeure à sa longueur précédemment réglée. La seconde caractéristique indispensable du système est qu'il faut éviter que le réglage automatique de l'entretoise ne se traduise par un blocage du piston en position de freinage serré, ce qui pourrait se produire si l'entretoise s'allongeait systématiquement de la longueur totale de déplacement du piston. A cet effet, une partie d'extrémité de la vis est montée coulissante dans le piston avec interposition d'un joint qui soustrait ladite partie d'extrémité de la vis pénétrant dans le piston à la pression hydraulique du fluide. Cette partie comporte une section transversale désignée section de neutralisation, grâce à laquelle le fluide sous pression imprime à la vis une force résultante tendant à la pousser contre le piston et donc à mettre l'embrayage conique en appui, c'est-à-dire à immobiliser la vis en rotation et empêcher le réglage de l'entretoise. Cette force résultante est antagoniste à celle exercée par le ressort retenant l'écrou en translation et un tarage de ce ressort permet de fixer la pression limite à partir de laquelle la force résultant de la pression du fluide hydraulique vainc l'action du ressort et stoppe le réglage de l'entretoise. L'entretoise suit alors les mouvements du piston sans s'allonger. Les inventeurs à la base de la présente invention ont toutefois identifié qu'un dysfonctionnement du réglage peut se produire si l'entretoise ne s'allonge pas suffisamment en raison d'un blocage même partiel de la vis au moment ou, entraînée par le piston, elle est censée se dévisser de l'écrou. La conséquence d'un tel dysfonctionnement est que le réglage du frein laisse un jeu qui ne rattrape pas forcément l'intégralité de la perte d'épaisseur des plaquettes résultant de leur usure. En d'autres termes, un actionnement mécanique du frein demeurerait sans effet ou serait d'effet limité. La présente invention vise à résoudre cette difficulté en proposant un cylindre de frein à actionnement mécanique et hydraulique dans lequel tout risque de blocage de la vis de réglage dans le piston est éliminé. La présente invention a pour objet un cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique pour véhicule automobile, comprenant : - une chambre étanche ayant une extrémité ouverte et étant susceptible de contenir un fluide hydraulique sous pression, - un piston mobile en translation axiale dans l'extrémité ouverte de la chambre, comportant lui-même un alésage axial en communication avec l'extérieur de la chambre étanche, - un poussoir logé dans la chambre, déplaçable en direction du piston lors d'un actionnement mécanique du frein, - une entretoise de longueur réglable s'étendant dans la chambre entre le poussoir et le piston pour transmettre à ce dernier un mouvement de translation en direction de l'ouverture de la chambre, ladite entretoise comprenant une pièce qui pénètre dans l'alésage axial du piston, qui est solidaire en translation du piston mais n'est immobilisée en rotation contre le piston que lorsqu'elle est axialement comprimée contre ledit piston, ladite pièce assurant, par sa rotation, le réglage de la longueur de l'entretoise, - un obturateur mobile en translation axiale dans l'alésage du piston, empêchant le passage du fluide dans cet alésage, de sorte qu'il subit une poussée hydraulique vers l'extérieur de la chambre lorsque le fluide sous pression remplit la chambre étanche, caractérisé en ce qu'une liaison pivotante solidarise la pièce d'entretoise et l'obturateur en translation tout en les laissant libres en rotation. En d'autres termes, selon l'invention, ce n'est plus la vis qui tient lieu d'obturateur dans l'alésage axial du piston, mais un obturateur distinct, qui est lié en translation à la vis mais la laisse librement tourner. Ainsi, grâce à l'invention, le fluide hydraulique sous pression agit non pas directement sur la vis, ou plus généralement sur la pièce de l'entretoise, mais sur l'obturateur de l'alésage du piston. Par conséquent, tant que la pièce d'entretoise n'est pas comprimée contre le piston, ladite pièce d'entretoise n'est retenue en rotation par aucun frottement, si ce n'est celui résultant de la liaison pivotante solidarisant la pièce de l'entretoise et l'obturateur. Mais cette liaison pivotante est conçue pour présenter le moins de frottement possible. En outre, elle fonctionne dans le bain de fluide hydraulique remplissant la chambre étanche, fluide qui est généralement lubrifiant. Ainsi, l'entretoise peut se régler par rotation de la pièce d'entretoise, par exemple par dévissage. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le poussoir déplaçable est un mécanisme de rampe à billes comprenant un plateau d'entrée mobile et un plateau de réaction, séparés par des billes logées dans des rampes réalisées dans les deux plateaux. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la pièce d'entretoise est une vis comportant un épaulement par lequel elle est solidarisée en translation au piston et une tête pénétrant dans l'alésage axial du piston. Toujours selon un mode de réalisation particulier, l'obturateur mobile est une coupelle dont la concavité est tournée vers l'intérieur de la chambre. Dans une combinaison des deux modes de réalisation ci-dessus, la liaison pivotante entre la vis et l'obturateur est constituée par un jonc positionné à cheval entre deux gorges annulaires en regard l'une de l'autre formées dans la tête de la vis et dans la paroi intérieure de la coupelle. L'invention a également pour objet un frein à disque muni d'un cylindre de frein tel que décrit ci-dessus. Afin de faciliter la compréhension de l'invention, on va maintenant en décrire un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, à l'aide du dessin annexé dans lequel : -la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un cylindre de frein selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue du détail Il de la figure 1. Dans le mode de réalisation décrit, le cylindre de frein comprend un corps 1 formant une chambre étanche de forme sensiblement cylindrique, muni d'une première extrémité partiellement obturée par une paroi 2 ne laissant qu'un passage axial 3a et d'une seconde extrémité 3b ouverte sur toute sa section intérieure, laquelle demeure constante depuis ladite seconde extrémité du corps jusqu'à environ la moitié de sa longueur et délimite une chambre cylindrique dans laquelle coulisse un piston 4 de forme extérieure correspondante. Le piston 4 comporte, à l'opposé de sa face extérieure d'appui contre une plaquesupport de plaquette 5, d'une part un fond 6 et d'autre part une jupe périphérique 7 qui définit la forme extérieure cylindrique du piston et délimite un espace intérieur audit piston, ouvert en direction de la première extrémité du corps. Un joint d'étanchéité 8 logé dans une gorge annulaire intérieure de la chambre cylindrique du corps recevant le piston, assure l'étanchéité entre le piston et ladite chambre cylindrique. Un alésage axial 9 est réalisé dans le piston, à partir de son fond 6 en direction de la plaque-support. Cet alésage 9 libère l'espace nécessaire au coulissement axial de la tête 10 d'une vis d'entretoise 11 qui s'étend axialement dans le corps, en étant vissée dans un écrou 12 pour former une entretoise réglable aboutissant à un système de rampes à billes comprenant un plateau d'entrée mobile 13 et un plateau de réaction 14 séparés par des billes 15 logées dans des gorges à rampes, comme cela est connu. La vis 11 comporte un corps fileté 11 a qui se visse dans la taraudage 12a de l'écrou. Le plateau d'entrée 13 comporte un prolongement qui traverse le passage 3 et fait saillie à l'extérieur du corps, où un levier 16 de commande de frein de parc, monté sur ledit prolongement, est relié à un câble (non représenté) aboutissant à un organe d'actionnement (non représenté), tel qu'un levier à main ou une pédale, logé dans l'habitacle du véhicule. Le plateau de réaction 14 est maintenu en rotation par rapport au corps par un ergot 17. La vis 11 comporte une collerette 18, située au voisinage du fond 6 du piston et constituant un épaulement qui limite le déplacement axial dudit premier élément en direction dudit piston. Cette collerette 18 présente une partie sphérique 18a dirigée vers le piston 4 tandis que ledit piston 4 comporte un siège tronconique 4a de forme complémentaire. La partie 18a n'est évidemment pas nécessairement sphérique. Elle peut aussi être conique, de conicité permettant la coopération avec le siège tronconique 4a. Ces deux surfaces correspondantes constituent un embrayage conique qui, lorsque lesdites surfaces s'appuient l'une contre l'autre, assure la solidarisation en rotation de la vis par rapport au piston. En d'autres termes, le piston étant immobilisé en rotation par la plaque-support 5, lorsque la collerette 18 s'appuie axialement contre le piston 4, la vis 11 est immobilisée en rotation. La collerette 18 est soumise à l'action d'une rondelle élastique 19, retenue par un circlip 20 dans la jupe périphérique 7 du piston. La rondelle 19 tend à plaquer ladite collerette 18 contre le siège tronconique 4a du piston, un roulement à billes 21 étant interposé entre la collerette 18 et la rondelle 19 afin que la vis 11 ne soit pas empêchée de tourner autour de son axe longitudinal par ladite rondelle élastique 19. Toutefois, la rondelle 19 est apte à se comprimer pour que la partie sphérique 18a décolle du siège tronconique 4a, c'est-à-dire pour que la vis se débraye du piston. Une cage où cloche 22 enferme le système de rampes à billes, à savoir le plateau d'entrée 13, les billes 15 et le plateau mobile 14, ainsi qu'une partie de l'écrou 12. Un ressort hélicoïdal 23 assurant la rétention de l'écrou 12 contre le système de rampes à billes est également enfermé dans la cage 22. En l'absence de forces hydrauliques, la rondelle élastique 19 plaque la collerette 18 contre le siège 4a et la vis 11 est immobilisée en rotation par l'embrayage conique, tandis que le ressort hélicoïdal 23 maintient l'écrou 12 contre le système de rampes à billes. Un canal 24 est ménagé dans l'extrémité du piston 4 et débouche à l'extérieur de la chambre. Un obturateur coulissant 26 est placé dans l'alésage 9 et assure l'obturation étanche de ce dernier grâce à un joint annulaire 25 retenu dans une gorge annulaire externe 27 dudit obturateur, de sorte que le fluide hydraulique sous pression présent dans la chambre repousse ledit obturateur dans l'alésage 9 en direction de la plaque-support 5. L'obturateur présente une forme de révolution en coupelle propice au maintien d'une bonne étanchéité vis-à-vis du fluide hydraulique, même si ce dernier est soumis à une pression élevée, car sous l'effet de cette pression, la périphérie dudit obturateur se plaque contre la paroi latérale du canal. Cette forme en coupelle enveloppe la tête 10 de la vis, avec un léger jeu radial de manière que la tête de la vis puisse pivoter autour de son axe sans frotter sensiblement contre la paroi interne de l'obturateur. Une rainure annulaire externe 28 est formée dans la tête de la vis exactement en regard d'une rainure annulaire interne 29 de l'obturateur, un jonc 30 étant logé à cheval entre ces deux rainures pour solidariser ladite tête et ledit obturateur en translation, tout en les laissant libres de pivoter l'une par rapport à l'autre. Le fluide hydraulique remplissant la chambre baigne également la tête de la vis, le jonc 30 et l'intérieur de l'obturateur, de sorte que le glissement du jonc dans les deux rainures, résultant de la rotation de la vis par rapport à l'obturateur, est d'autant facilité. Le fonctionnement du mécanisme de frein va maintenant être décrit. Ce mécanisme peut être actionné hydrauliquement, ce qui correspond à la commande par la pédale de frein du véhicule, et mécaniquement, ce qui correspond à la commande par le levier de frein de parking. En fonctionnement hydraulique, le fluide hydraulique présent à l'intérieur du corps 1 du cylindre est mis sous pression. Cette pression a pour premier effet de repousser le piston 4 vers l'extérieur du corps (vers la droite sur la figure). Le déplacement du piston comprime la rondelle élastique 19, ce qui tend, d'une part, à débrayer la vis du piston en la rendant libre de tourner autour de son axe longitudinal, d'autre part à entraîner la vis 11 dans le sens de déplacement du piston, en l'éloignant de l'écrou 12. Vis 11 et écrou 12 tendent donc à se dévisser pour allonger l'entretoise. Cependant, la vis 11 subit simultanément la traction de l'obturateur 26 qui est luimême soumis par le fluide sous pression à la pression hydraulique. Cette traction, également dans le sens de déplacement du piston, tend à maintenir la collerette 18 contre le siège 4a du piston, tandis que le ressort hélicoïdal 23 exerce, sur l'écrou 12, une force dirigée vers l'extrémité 2 du corps. La vis 11 est donc soumise à deux groupes de forces antagonistes, à savoir d'une part une force dirigée vers la paroi 2 résultant de l'action du ressort 23, d'autre part la somme des forces dirigées vers le piston 4 résultant de l'action du fluide sous pression sur l'obturateur et de la rondelle élastique 19. Pour des pressions de fluide inférieures à une pression seuil définie comme étant la pression qui compense la différence entre l'action du ressort 23 et celle de la rondelle 19, l'embrayage conique se débraye et la vis 11 est libre de tourner pour se dévisser et suivre le piston. Le frein se règle. Pour des pressions de fluide supérieures à cette pression seuil, l'action du ressort 23 demeure trop faible pour vaincre l'action du fluide sur l'obturateur 26 et l'embrayage reste collé. La vis ne peut plus tourner et le réglage du frein est inhibé. En fonctionnement mécanique, le levier de commande 16 imprime une rotation au plateau d'entrée 13. Ce dernier se met à tourner par rapport au plateau mobile 14, qui est immobilisé en rotation par l'ergot 17. Les rampes à billes remplissent alors leur fonction d'écartement des deux plateaux. La collerette 18 s'appuie contre le siège 4a et bloque la vis 11 en rotation. L'entretoise peut alors transmettre le mouvement de translation du système de rampes à billes au piston 4. Il est remarquable, selon l'invention, que les freinages hydrauliques provoquent de manière fiable et précise le réglage de la longueur de l'entretoise, car la vis peut librement tourner dans le piston sans être retenue ni même freinée par un quelconque joint, la fonction d'étanchéité en vue de générer une poussée hydraulique étant dévolue à l'obturateur qui est une pièce distincte de la vis. L'invention n'est pas limitée à la description qui précède. REVENDICATIONS 1. Cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique pour véhicule automobile, comprenant : - une chambre étanche ayant une extrémité ouverte et étant susceptible de contenir un fluide hydraulique sous pression, - un piston (4) mobile en translation axiale dans l'extrémité ouverte de la chambre, comportant lui-même un alésage axial (9) en communication (24) avec l'extérieur de la chambre étanche, - un poussoir (13-15) logé dans la chambre, déplaçable en direction du piston lors d'un actionnement mécanique du frein, - une entretoise (11,12) de longueur réglable s'étendant dans la chambre entre le poussoir et le piston pour transmettre à ce dernier un mouvement de translation en direction de l'ouverture de la chambre, ladite entretoise comprenant une pièce (12) qui pénètre dans l'alésage axial du piston, qui est solidaire en translation du piston mais n'est immobilisée en rotation contre le piston que lorsqu'elle est axialement comprimée contre ledit piston, ladite pièce assurant, par sa rotation, le réglage de la longueur de l'entretoise, - un obturateur (26) mobile en translation axiale dans l'alésage du piston, empêchant le passage du fluide dans cet alésage, de sorte qu'il subit une poussée hydraulique vers l'extérieur de la chambre lorsque le fluide sous pression remplit la chambre étanche, caractérisé en ce qu'une liaison pivotante (28,29, 30) solidarise la pièce d'entretoise et l'obturateur en translation tout en les laissant libres en rotation. 2. Cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poussoir déplaçable (13-15) est un mécanisme de rampe à billes comprenant un plateau d'entrée mobile (13) et un plateau de réaction (14), séparés par des billes (15) logées dans des rampes réalisées dans les deux plateaux. 3. Cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce d'entretoise est une vis (11) comportant un épaulement (18) par lequel elle est solidarisée en translation au piston (4) et une tête (10) pénétrant dans l'alésage axial (9) du piston. 4. Cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'obturateur mobile (26) est une coupelle dont la concavité est tournée vers l'intérieur de la chambre. 5. Cylindre de frein à actionnement hydraulique et mécanique selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la liaison pivotante entre la vis et l'obturateur est constituée par un jonc (30) positionné à cheval entre deux gorges annulaires (28,29) en regard l'une de l'autre, formées dans la tête (10) de la vis et dans la paroi intérieure de la coupelle. 6. Frein à disque muni d'un cylindre de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.