Brevet FR2903160A1 — publié le 20080104

Frein à disque d'un véhicule automobile L'invention concerne un frein à disque d'un véhicule automobile. L'invention est destinée au domaine de l'automobile. L'invention s'applique à tous les freins à disque utilisant des plaquettes de freins ou des garnitures de friction serrées ou plaquées sur un élément mobile. Elle vise plus particulièrement à maîtriser une usure de plaquettes de frein portées par un étrier de ce frein à disque. Un frein à disque est habituellement situé sur un moyeu d'au moins une roue de véhicule. Ce moyeu est apte à recevoir un axe de la roue du véhicule et à supporter le frein à disque. Le frein à disque comporte comme partie mobile un disque de frein. Ce disque de frein est relié à la roue du véhicule de telle manière que la roue communique un mouvement de rotation au disque de frein. Le frein à disque comporte également une chape et un étrier non mobiles en rotation. La chape est fixée au moyeu. La chape permet de maintenir l'étrier. Le frein à disque comporte un piston. Le piston est installé dans une chambre ménagée dans l'étrier. Un espace est ménagé entre le piston et une mâchoire de rappel de l'étrier. Dans cet espace sont logées deux plaquettes de frein. Les plaquettes ont une forme allongée, globalement aligné avec une portion de couronne du disque. Ces plaquettes comportent une garniture et un support plaquette. Ce support plaquette est destiné à supporter la garniture. La garniture est la partie de la plaquette susceptible d'entrer en contact avec le disque. Le piston appuie sur une première des plaquettes de frein. La mâchoire de rappel de l'étrier appuie sur une seconde des plaquettes de frein. Le piston peut coulisser à l'intérieur de la chambre de l'étrier de manière à plaquer la première plaquette contre le disque de frein. Le plaquage de cette première plaquette de frein contre le disque par le piston entraîne un déplacement de l'étrier. Un tel déplacement provoque le plaquage de la seconde plaquette contre le disque, et le serrage de ce disque entre les deux plaquettes. Dans un exemple, pour contrôler les déplacements tangentiels de l'étrier, la chape comporte deux zones de coulissement situées sur ses 2903160 2 extrémités. Ces zones de coulissement comportent des alésages. Ces alésages permettent un coulissement axial de l'étrier par rapport à la chape. Pour cela, l'étrier comporte deux colonnettes : une colonnette de guidage et une colonnette de verrouillage. Ces deux colonnettes coulissent dans les 5 alésages ménagés dans la chape. Seule la colonnette de guidage permet de guider l'étrier lors d'un déplacement du piston pour les freinages usuels. La colonnette de verrouillage ne sert, quant à elle, que lors du changement des plaquettes de freins, lorsqu'elles sont usées. Lors d'un freinage, le déplacement de l'étrier entraîne le coulissement 10 de la colonnette de guidage dans l'alésage de la chape. La colonnette de guidage permet d'exercer, par l'intermédiaire de la chape une réaction sur l'étrier pour l'empêcher de tourner autour de l'axe de rotation du disque, lors d'un freinage. Comme une plaquette est montée contre des butées de l'étrier, la plaquette ne tourne pas non plus. Son effort de frottement s'oppose alors à 15 la rotation du disque. Le coulissement de la colonnette permet cette succession de réactions, quel que soit l'état d'usure des garnitures. Lors de ces freinages, une diminution de l'épaisseur des garnitures est produite, la distance entre le support plaquette et le disque diminue. Au fur et à mesure que les garnitures s'usent, le piston effectue des courses toujours plus 20 décalées vers le disque pour plaquer les plaquettes sur le disque. De manière connue, le contact entre le disque et les plaquettes use les garnitures de façon irrégulière. Une extrémité des garnitures étant plus usée qu'une autre. Cette usure irrégulière est due à la rotation du disque. En effet, le disque exerce un effort sur la face de frottement des garnitures alors 25 que la colonnette de guidage exerce, au bout du compte, une réaction sur une extrémité de l'alésage près d'une face arrière de la garniture, celle tenue par le support plaquette. Il en résulte un couple de torsion qui presse les garnitures en biais sur le disque d'où l'usure irrégulière en biais, dite ici usure d'avalement. 30 L'usure irrégulière des garnitures des plaquettes entraîne une diminution anormale de l'épaisseur utile desdits garnitures. Pour remédier à ce problème d'usure irrégulière des garnitures, le point d'application de l'effort de freinage généré par le piston est excentré le long de la portion de couronne du disque. Dans ce cas, l'axe du piston est 35 décalé. Ce décalage de l'axe du piston renforce l'action du piston sur une 2903160 3 extrémité de la première plaquette. Un tel renforcement compense l'usure des garnitures des plaquettes. Toutefois cette compensation n'est pas parfaite. Par ailleurs au fur et à mesure de l'usure des garnitures, la colonnette 5 de guidage sort de l'alésage. Dans ce cas, la rigidité de l'ensemble étrier colonnette varie. Ce manque de rigidité conduit, elle aussi, à une usure irrégulière des garnitures. De ce fait, ces garnitures ont alors plus d'épaisseur à une extrémité qu'à une autre. Au fur et à mesure des freinages, les garnitures ont alors une de leurs 10 extrémités qui est fortement usée par rapport à l'autre. Cette inégalité d'usure entraîne l'extrémité usée des garnitures à entrer en contact avec le disque avant l'usure complète desdits garnitures. De ce fait, les plaquettes doivent être changées plus fréquemment, présentant ainsi un surcoût important pour l'utilisateur. 15 L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'état de la technique. Pour cela, l'invention prévoit de rendre l'usure des garnitures des plaquettes de frein uniforme. Cette usure uniforme des garnitures est obtenue par une distribution uniforme des pressions sur les plaquettes. Cette distribution uniforme des pressions sur les plaquettes est obtenue en 20 imposant à la colonnette de guidage un appui situé, dans l'alésage, dans un plan médian du disque. En effet, cet appui permet, lors d'un freinage, de compenser le couple exercé par le disque sur la face de frottement de la garnitures. De fait, la colonnette n'exerce plus une réaction sur une extrémité de l'alésage comme dans l'état de la technique. Elle exerce plutôt une 25 réaction dans le plan médian du disque. De ce fait, le couple de torsion n'est pas créé, ce qui permet de maintenir les plaquettes bien parallèles au plan du disque. De façon plus précise l'invention a pour objet un frein à disque comportant : 30 - un étrier de frein et une chape de frein, - un disque monté en rotation par rapport à l'étrier selon un axe de rotation, - ledit étrier et ladite chape comportant une colonnette de coulissement et un alésage, recevant la colonnette, permettant un 35 déplacement de l'étrier parallèlement à l'axe de rotation du disque, 2903160 4 caractérisé en ce que des moyens de maintien de la colonnette dans l'alésage sont situés dans un plan médian du disque quelle que soit la position en déplacement de l'étrier par rapport à la chape. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit 5 et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - figure 1: une représentation schématique en coupe d'un frein à disque; - figure 2 : un premier mode de réalisation des moyens d'appui dans 10 l'alésage de la chape selon l'invention; - figure 3 : un deuxième mode de réalisation des moyens d'appui dans l'alésage de la chape selon l'invention; - figure 4 : un troisième mode de réalisation des moyens d'appui dans l'alésage de la chape selon l'invention. 15 La figure 1 montre un frein à disque 1 d'un véhicule automobile. Le frein à disque 1 comporte un étrier 2. Le frein à disque 1 comporte également un disque 3. Ce disque 3 forme la partie mobile du frein à disque 1. Le disque 3 est en rotation autour d'un axe de rotation X passant en arrière plan du dessin de la figure 1. L'étrier 2 est une pièce destinée à chevaucher le 20 disque 3. L'étrier 2 est placé de part et d'autre dans le plan formé par le disque 3. Le frein 1 comporte une chape 4. Cette chape 4 est reliée à un moyeu d'une roue du véhicule (non représenté). L'étrier 2 est rendu fixe en rotation par la chape 4. Cette chape 4 est solidaire de la structure du véhicule. La 25 chape 4 porte l'étrier 2. La chape 4 comporte un premier bras 5 et un deuxième bras 6. Le premier bras 5 et le deuxième bras 6 sont reliés entre eux par une jonction 7. Les bras 5 et 6 s'étendent perpendiculairement du plan du disque 3. La jonction 7 des bras 5 et 6 est placée, ici, parallèlement au plan du disque 30 3. Dans les bras 6 et 7 sont aménagés respectivement deux alésages 8 et 9. Ces deux alésages 8 et 9 sont aménagés le long des bras 5 et 6,au moins depuis une extrémité, de ces bras 5 et 6, opposée à la jonction 7. Les alésages peuvent aussi être débouchants. L'étrier 2 comporte au moins un piston tel que 12 représenté par des 35 pointillés. Ce piston 12 est logé dans une cavité 2.1, représenté elle aussi 2903160 5 par des pointillés, creusée dans l'étrier 2. Des plaquettes de frein 13 et 14 sont placées entre ce piston 12 et la cavité 2.1. La plaquette de frein 13 est plaquée sur le disque 3 par le piston 12. Le piston 12 entraîne le déplacement de la plaquette 13 en direction du 5 disque 3. Cette plaquette 13 est retenue en rotation par la chape 4. La plaquette de frein 14 est plaquée par une mâchoire de rappel 2.2 de l'étrier 2 contre le disque 3. Cette plaquette 14 est appliquée contre une face du disque 3 par réaction de l'étrier 2, tout en étant retenue en rotation par l'étrier 2. Les plaquettes 13 et 14 délimitent un espace dans lequel est logé le 10 disque 3. L'étrier 2 comporte deux colonnettes 10 et 11. Ces deux colonnettes 10 et 11 sont de préférences en acier. Elles s'étendent perpendiculairement au plan du disque 3. Ces deux colonnettes 10 et 11 permettent de maintenir l'étrier 2. Les colonnettes 10 et 11 permettent aussi de guider l'étrier 2 par 15 coulissement de l'étrier 2 dans la chape 4, suivant les axes de coulissement Y des colonnettes 10 et 11. Les axes Y sont parallèles à l'axe X de rotation du disque 3. Ces deux colonnettes 10 et 11 permettent donc de déplacer l'étrier 2 parallèlement à l'axe de rotation X du disque 3. Dans un exemple préféré, la colonnette 10 est une colonnette de 20 guidage et la colonnette 11 est une colonnette de verrouillage. Dans ce mode de réalisation, seule la colonnette de guidage 10 a de l'importance pour maintenir l'étrier 2 par rapport à la chape 4. De ce fait, dans le reste de la description seule la colonnette de guidage 10 est décrite sachant que les positions des colonnettes peuvent être interverties. 25 Selon l'invention, la colonnette de guidage 10 est maintenue dans l'alésage 8, ici, de la chape 4, par des moyens d'appui. Ces moyens d'appui sont essentiellement placés dans un plan médian 23 du disque 3. Dans un exemple, ces appuis sont formés par des protubérances périphériques, intérieures à l'alésage ou extérieures à la colonnette, ménagées entre la 30 paroi interne de l'alésage 8 et la colonnette 10. La figure 2 montre un premier mode de réalisation des moyens d'appui de la colonnette 10 dans l'alésage 8 selon l'invention. Dans cet exemple, l'alésage 8 comporte un moyen d'appui 20. Ce moyen d'appui 20 a une forme de trapèze, en profil. Cette forme est obtenue 35 en taraudant deux trous non débouchants 21 et 22. Par exemple, le trou 21 2903160 6 est pratiqué depuis la droite de l'alésage 8 jusqu'à un plan médian 23 du disque 3, de telle façon que la pointe 21.1 du taraud dépasse éventuellement le plan 23 mais surtout que l'épaule 21.2 du taraud n'aille pas jusqu'au plan 23. Le trou 22 est pratiqué depuis la gauche de l'alésage 8 de la même façon 5 que le trou 21. Les trous non débouchants 21 et 22 sont symétriques par rapport au plan médian 23 du disque 3. De préférence, les trous 21 et 22 ont le même diamètre. Le moyen d'appui 20 est réalisé par un troisième trou 24 débouchant ou allant au moins au delà du plan médian. Ce troisième trou 24 est réalisé le 10 long de l'alésage 8. Le troisième trou 24 est, par exemple, réalisé dans le sens du trou 21. Le troisième trou 24 est centré sur l'axe de coulissement Y, comme les axes de percement des trous 21 et 22. Le diamètre du trou 24 est plus petit que le diamètre des trous 21 et 22. L'appui 20 est chanfreiné. Le chanfrein résulte de l'utilisation de taraud 15 pointu. L'appui 20 forme un anneau autour et à l'intérieur de l'alésage 8. Le chanfrein de l'appui 20 permet de faciliter l'introduction de la colonnette 10 dans l'alésage 8. L'appui 20 se situe dans le plan médian 23 du disque 3. En effet, comme la chape est fixe en translation par rapport au plan du disque, il est 20 possible de réaliser l'appui 20 dans le plan 23 quel que soit la position de la colonnette. Ce placement de l'appui 20 permet, lors d'une usure des garnitures des plaquettes de frein, de maintenir la colonnette 10 sur son axe de coulissement Y. Ce maintien de la colonnette, toujours au même endroit par rapport au disque 3, permet de compenser le couple exercé par le disque 25 3 sur les plaquettes 13 et 14. Cette compensation entraîne une usure uniforme des garnitures des plaquettes 13 et 14. En effet, du fait de la position sur le plan 23, aucun couple de torsion ne peut naître pour les plaquettes. A titre de perfectionnement, la réalisation d'un appui médian peut être combinée avec le décalage de l'axe du piston 12. 30 L'appui 20 maintient la colonnette 10 à l'endroit du plan médian 23, sur son axe de coulissement Y, et ceci quel que soit l'état d'usure des garnitures et donc quelle que soit la profondeur d'enfoncement de la colonnette 10 dans l'alésage 8. Le placement de l'appui 20 sur le plan médian 23 du disque 3 permet de compenser, comme pour l'exemple de la figure 2, le couple exercé 35 par le disque sur les garnitures des plaquettes 13 et 14. 2903160 7 La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation des moyens d'appui selon l'invention. Dans cet exemple, le moyen d'appui est formé par une bague 25. Cette bague 25 est, par exemple, un anneau usiné, moulé ou matricé. La bague 25 est insérée, de préférence en force, dans l'alésage 8. 5 Cette insertion en force de la bague 25 dans l'alésage 8 est menée jusqu'au plan médian 23 du disque 3. A l'endroit de ce plan médian 23 on a réalisé un décrochement de la paroi de l'alésage 8 par deux trous 26 et 27 de diamètres différents. Le trou 27 de diamètre plus grand étant moins profond : il va jusqu'au plan 23 seulement. Les trous 26 et 27 sont réalisés selon des 10 même axes de forages. Comme pour l'appui 20 de la figure 2, la bague 25 maintient la colonnette 10 à l'endroit du plan médian 23, sur son axe de coulissement Y, et ceci quel que soit l'état d'usure des garnitures et donc quelle que soit la profondeur d'enfoncement de la colonnette 10 dans l'alésage 8. Le 15 placement de la bague 25 sur le plan médian 23 du disque 3 permet de compenser, comme pour l'exemple de la figure 2, le couple exercé par le disque sur les garnitures des plaquettes 13 et 14. La figure 4 montre un troisième mode de réalisation des moyens d'appui selon l'invention. Dans cet exemple, le moyen d'appui est formé sur 20 une extrémité 28 de la colonnette 10. Dans ce mode de réalisation, la chape 4 est munie de colonnettes telles que 10 et 11. Ces colonnettes 10 et 11 coulissent dans des alésages tels que 8 et 9 réalisés par contre dans des bras (ou autre structure) de l'étrier 2. La colonnette 10 est portée par la chape 4. La colonnette 10 comporte à son extrémité 28 une surépaisseur 29. 25 Cette surépaisseur 29 est, de préférence, de forme circulaire. La surépaisseur 29 peut être obtenue par une opération de frappe sur l'extrémité 28 de la colonnette 10. Cette opération de frappe sur l'extrémité 28 de la colonnette 10 permet le bourrelet 29. Cette opération de frappe doit être calibrée pour que la position du bourrelet 29, qui doit selon l'invention se 30 trouver dans le plan médian 23 du disque 3, soit à une distance fixe par rapport à la structure du véhicule. Pour y arriver il peut être prévu de rectifier l'épaisseur de l'extrémité 28 en lui donnant ainsi des dimensions très précises. Dans un autre mode de réalisation cette surépaisseur 29 peut être 35 formé par une bague introduite, de préférence en force, autour de la 2903160 8 colonnette 10. Dans ce cas, cette bague est maintenue sur la colonnette 10. Cette bague est placée à l'endroit du plan médian 23 du disque 3. REVENDICATIONS 1 - Frein (1) à disque comportant : - un étrier (2) de frein et une chape (4) de frein, - un disque (3) monté en rotation par rapport à l'étrier (2) selon un axe de rotation (X), - ledit étrier (2) et ladite chape (4) comportant une colonnette (10) de coulissement et un alésage (8), recevant la colonnette (10), permettant un déplacement de l'étrier (2) parallèlement à l'axe de rotation (X) du disque (3), caractérisé en ce que des moyens de maintien (20,25,29) de la colonnette (10) dans l'alésage (8) sont situés dans un plan médian (23) du disque (3) quelle que soit la position en déplacement de l'étrier (2) par rapport à la chape (4). 2 - Frein (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien (20,25,29) comportent un appui formé par une protubérance périphérique ménagée entre la paroi interne de l'alésage (8) et la colonnette (10). 3 - Frein (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'appui (20) comporte un chanfrein. 4 - Frein (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appui (25) est formé par une bague introduite dans l'alésage (8). 5 - Frein (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'appui (25) est formé par une bague introduite maintenue sur la colonnette (10). 6 - Frein (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'appui (29) est formé par une surépaisseur sur une extrémité (28) entrante de la colonnette (10) dans l'alésage (8). 7 - Frein (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appui (29) est formé par une opération de frappe.