Brevet FR2912480A1 — publié le 20080815

FREIN A DISQUE MUNI D'UN SYSTEME D'ECARTEMENT DES PLAQUETTES, ET PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN TEL FREIN A DISQUE. La présente invention concerne un frein à disque muni d'un système d'écartement des plaquettes, c'est-à-dire d'un système pour garantir l'existence d'un jeu entre les plaquettes et le disque de frein, en l'absence de sollicitation du système de freinage. La présente invention concerne également un procédé d'assemblage d'un tel frein à disque de véhicule, en particulier de véhicule automobile. Le frein à disque utilise un disque fixé sur le moyeu ou la jante de la roue, et des plaquettes de frein qui viennent frotter de chaque côté du disque. Un piston hydraulique vient pousser sur les plaquettes pour qu'elles serrent fortement le disque. La force de frottement entre le disque et les plaquettes crée le couple de freinage. De manière conventionnelle, un boîtier renferme le piston hydraulique et son joint d'étanchéité, de préférence en caoutchouc, qui assure le rappel du piston par sa distorsion. Le boîtier est apte à coulisser par rapport à la chape du frein, laquelle est rigidement fixée au pivot du véhicule. Les plaquettes peuvent également coulisser par rapport à la chape suivant la même direction que le coulissement du boîtier, cette direction étant la direction de serrage, perpendiculaire au disque du frein. Au freinage, la pression hydraulique, générée en amont du boîtier, agit et pousse le piston, ce qui permet de serrer les plaquettes de frein sur le disque relié lui-même à la roue du véhicule. Au défreinage, le fluide emprisonné dans la chambre délimitée par le boîtier, le piston hydraulique et le joint d'étanchéité, retombe à la pression atmosphérique, et le piston revient à sa position initiale parce que le joint d'étanchéité élastique exerce un effort de rappel sur lui. Il existe alors un jeu fonctionnel, distribué de façon aléatoire, entre la plaquette intérieure et le piston hydraulique, entre chacune des plaquettes et le disque de frein, et entre la plaquette extérieure et le boîtier. Afin de réduire la consommation de carburant du véhicule, d'éviter une usure excessive des plaquettes de frein ou bien leur mauvais refroidissement, il y a nécessité d'obtenir une bonne libération de l'effort de serrage entre les plaquettes de frein et le disque de frein, en l'absence de sollicitation du système de freinage. On a déjà développé des systèmes mécaniques qui ont pour but de garantir que le jeu est distribué uniquement entre les plaquettes et le disque de frein. Ces systèmes sont constitués principalement de lames de ressort. Ce sont des dispositifs mécaniques de maintien, élastiques, fixés rigidement aux plaquettes de frein et en appui soit dans une gorge du piston hydraulique pour le maintien de la plaquette de frein intérieure soit sur le boîtier pour le maintien de la plaquette de frein extérieure. Ces dispositifs permettent d'éviter que le jeu libéré par le recul du piston hydraulique soit inutilement consommé entre la plaquette de frein intérieure et le piston, ou bien encore entre la plaquette de frein extérieure et le boîtier. La fixation du dispositif mécanique de maintien sur la plaquette de frein intérieure est une fixation permanente, indémontable et réalisée par mise en oeuvre de procédés conventionnels, tels que le bouterollage (ultrasons, air chaud, etc.) ou le rivetage. De cette manière, le montage d'un tel dispositif mécanique nécessite d'associer la plaquette de frein intérieure au piston hydraulique au moyen du dispositif avant même de monter la plaquette de frein intérieure sur la chape. Un inconvénient de ces solutions de l'art antérieur réside, par conséquent, dans le fait qu'elles imposent, au préalable, une étape suivant laquelle est réalisée la solidarisation du dispositif mécanique sur la plaquette de frein intérieure, et, ensuite, une étape suivant laquelle est effectué le montage dudit dispositif dans le piston hydraulique, avant même le montage de la plaquette de frein intérieure dans la chape. Or, tous les types de freins à disque ne peuvent 10 pas incorporer un tel dispositif mécanique. Ainsi, par exemple, il existe des cas dans lesquels la géométrie des extrémités des plaquettes de frein en contact avec la chape rend nécessaire de réaliser le montage des deux plaquettes de frein dans la chape avant 15 la mise en place du boîtier ; il est, en conséquence, dans ces cas, impossible de réaliser la liaison de la plaquette de frein intérieure avec le piston hydraulique avant même que la plaquette soit mise en place dans la chape. 20 On connaît aussi, selon le document US 4 491 204, un frein à disque, qui comprend un boîtier à coulisse adapté pour être monté sur le bord d'un disque de frein rotatif autour d'un axe, une paire de mâchoires de frein dans le boîtier qui jouxtent axialement le disque, chaque 25 mâchoire ayant une garniture de frein tournée vers une surface respective du disque et une plaque d'appui tournant le dos à cette dernière, et un actionneur situé dans le boîtier qui engage les plaques d'appui à presser les mâchoires de frein ensemble contre le disque. Les 30 plaques d'appui comprennent des orifices de mâchoire de frein qui les traversent axialement et le boîtier comprend des orifices de boîtier alignés avec les orifices de mâchoire de frein. Le frein comporte, de plus, un ressort comprimé axialement entre les mâchoires 35 de frein. Le ressort présente des branches qui sont dirigées vers les mâchoires, des tronçons poussoirs qui, à partir desdites branches, sont disposés à plat contre les plaques d'appui, et des parties de guidage qui, à partir des tronçons poussoirs, s'étendent axialement dans les orifices de mâchoire de frein et les orifices de boîtier. Les tronçons poussoirs poussent les mâchoires de frein à se séparer axialement et les parties de guidage guident les mâchoires de frein dans le boîtier. Toutefois, le recours au système d'écartement à ressort des plaquettes impose également d'effectuer le montage des deux plaquettes de frein dans la chape, avant la mise en place du boîtier. Il y a, par conséquent, une impossibilité d'utiliser un dispositif mécanique de maintien du piston contre la plaquette de frein intérieure, tel que mentionné précédemment, dans ce type de frein à disque. Le but de la présente invention est de surmonter les difficultés rencontrées avec les structures des freins à disque de l'art antérieur lorsqu'elles sont équipées d'un système d'écartement des plaquettes ayant au moins un dispositif mécanique en appui sur le piston et fixé à la plaquette de frein intérieure, tel que mentionné précédemment. Plus particulièrement, le but de la présente invention est de fournir un nouveau frein à disque, muni d'un système d'écartement des plaquettes, qui soit tel qu'il puisse se satisfaire, contrairement aux freins à disques à ressorts d'écartement de l'art antérieur, d'un montage préalable des deux plaquettes de frein dans la chape du système de frein. C'est également un but de la présente invention de réaliser un tel frein à disque, qui soit de conception simple, de réalisation aisée, qui soit robuste, fiable et économique. Un autre but de la présente invention est de concevoir un nouveau procédé d'assemblage d'un tel frein à disque selon l'invention, muni d'un système d'écartement des plaquettes, procédé selon lequel la fixation du dispositif mécanique de maintien du piston sur la plaquette de frein intérieure s'effectue après qu'ait été effectué le montage coulissant des deux plaquettes de frein dans la chape. Un autre but de la présente invention est de concevoir un tel nouveau procédé d'assemblage, qui offre la possibilité, au démontage, de changer les plaquettes de frein sans avoir à démonter le boîtier, et sans avoir à remplacer le dispositif mécanique de maintien. Pour parvenir à ces buts, la présente invention propose un frein à disque muni d'un système d'écartement des plaquettes en l'absence de sollicitation du système de freinage, qui comprend un disque, une plaquette de frein intérieure et une plaquette de frein extérieure, montées coulissantes dans une chape, un boîtier monté coulissant dans la chape et renfermant un piston hydraulique, et un dispositif mécanique de maintien du piston hydraulique contre la plaquette de frein intérieure, en appui sur le piston hydraulique. Il est prévu un moyen pour fixer, de manière amovible, le dispositif mécanique sur la surface de la plaquette de frein intérieure opposée au disque de frein, et le moyen de fixation est mis en oeuvre par simple coulissement relatif entre le dispositif mécanique et la plaquette de frein intérieure. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, le moyen de fixation est constitué par une rainure ménagée dans une plaque support de la plaquette de frein intérieure, et cette rainure est destinée à coopérer avec un ergot en saillie du dispositif mécanique. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention également, la rainure est une rainure borgne située au centre de la plaque support de la plaquette de frein intérieure. De préférence, la rainure est une rainure de section sensiblement en forme de T , et l'ergot du dispositif mécanique est de section sensiblement en forme de T correspondante, de façon à pouvoir venir se fixer par simple coulissement dans la rainure. De préférence également, la rainure est légèrement plus large dans sa section d'entrée, de façon à faciliter le positionnement de l'ergot du dispositif mécanique dans la rainure avant coulissement du dispositif mécanique par rapport à la plaquette de frein intérieure. La rainure est, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une rainure rectiligne. En variante, la rainure peut être une rainure en arc de cercle. L'invention propose également un procédé d'assemblage d'un frein à disque conforme au frein à disque décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce nouveau procédé comporte les étapes suivantes, prises en combinaison : on monte la plaquette de frein extérieure et la plaquette de frein intérieure à l'intérieur de la chape, - on monte étanche le piston hydraulique dans une chambre du boîtier et le dispositif mécanique sur le piston hydraulique; - on assemble le boîtier sur la chape concomitamment au montage du dispositif mécanique sur la plaquette de frein intérieure réalisé par coulissement de l'ergot du dispositif mécanique dans la rainure de la plaque support de la plaquette de frein intérieure ; - on fixe le boîtier sur des éléments de guidage en translation par rapport à la chape. De préférence, le boîtier est assemblé sur la chape par translation selon la direction d'extension de la rainure rectiligne, l'ergot translatant selon cette même direction à l'intérieur de ladite rainure lors dudit assemblage par translation du boîtier. En variante, le procédé peut être le suivant, dans 35 le cas d'une rainure en arc de cercle ayant pour centre un des axes de guidage du boîtier sur la chape : - on fixe le boîtier sur ce moyen de guidage, - on fait pivoter le boîtier autour de l'axe de ce moyen de guidage, l'ergot coulissant dans la rainure en suivant le mouvement de rotation du boîtier ; - on fixe le boîtier sur le ou les autres éléments 5 de guidage. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, 10 accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, l'architecture d'un frein à disque muni d'un système d'écartement des plaquettes, c'est-àdire d'un système pour garantir l'existence d'un jeu entre les plaquettes 15 et le disque de frein, en l'absence de sollicitation du système de freinage, - la figure 2 est une vue frontale, schématique, de la plaquette de frein intérieure, selon la présente invention, 20 - la figure 3 est une vue latérale, schématique, de la plaquette de frein intérieure de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus, schématique, de la plaquette de frein intérieure des figures 2 et 3, - la figure 5 est une vue agrandie de la figure 3, 25 montrant la rainure de fixation du dispositif selon la présente invention, - les figures 6A à 6C sont des vues frontale (6A), latérale (6B) et de dessus (6C), schématiques, du dispositif mécanique avec son moyen de fixation sur la 30 rainure de fixation de la plaquette de frein intérieure, selon la présente invention, - les figures 7A à 7C illustrent, de manière schématique, le mode de fixation du dispositif mécanique de l'invention sur la plaquette de frein intérieure, et 35 - les figure 8A à 8C représentent, de manière schématique également, les trois étapes de l'assemblage du frein à disque, selon la présente invention. En référence à la figure 1, on a représenté l'architecture d'un frein à disque équipé d'un système pour garantir l'existence d'un jeu entre les plaquettes et le disque en l'absence de sollicitation du système de freinage. Un frein à disque est un système de freinage qui utilise un disque, référencé 3, solidaire d'une roue (non représentée) du véhicule automobile. Le disque 3 est serré par des plaquettes de frein 1 et 2, à savoir une plaquette de frein extérieure 1 et une plaquette de frein intérieure 2. Les deux plaquettes peuvent coulisser suivant la direction x dans la chape 4. Un boîtier 5 peut se translater suivant la direction x également, en coulissant dans la chape 4 au moyen d'organes de guidage 6. Sous la pression hydraulique d'un liquide de frein injecté dans la chambre 10 délimitée par le boîtier 5, le piston 8 et le joint d'étanchéité 9, les deux plaquettes de frein 1 et 2 viennent se plaquer contre le disque 3. Cela correspond à une phase de freinage. Lorsque le liquide de frein dans la chambre 10 retombe à la pression atmosphérique, le piston 8 revient dans sa position initiale. Le joint d'étanchéité 9 exerce une force de rappel sur le piston 8. Cela correspond à une phase de défreinage. Des dispositifs mécaniques sont prévus pour garantir, en phase de non freinage, que les plaquettes de frein 1 et 2 ne sont plus en contact du disque 3. Il s'agit d'un premier dispositif mécanique 11, fixé rigidement à la plaquette de frein intérieure 2 et en appui dans une gorge 8a du piston 8, et d'un second dispositif mécanique 12, fixé rigidement à la plaquette de frein extérieure 1 et en appui sur le boîtier 5. En référence aux dessins des figures 2 à 7, on va décrire maintenant le moyen de fixation du dispositif mécanique 11 sur la plaquette de frein intérieure 2. La plaquette de frein intérieure 2 est constituée, de manière conventionnelle, d'une plaque support 2a et d'une garniture 2b dirigée vers le disque de frein ; la plaquette 2 s'étendant dans un plan (y, z) perpendiculaire à la direction x mentionnée ci-dessus. Une rainure 20, sensiblement rectiligne, est située au centre de la plaque support 2a selon la direction longitudinale de cette dernière, correspondant à la direction z sur les figures 2 à 4. Cette direction z est située dans le plan de la plaquette 2, perpendiculairement à la direction x de coulissement des plaquettes, et s'étend selon la plus petite largeur de ladite plaquette 2, comme représenté sur la figure 2. La rainure 20 est une rainure borgne qui débouche à la partie supérieure de la plaque support 2a. La rainure 20 présente une section sensiblement en forme de T. Elle présente une partie oblique en entrée 20a (figure 5) qui a pour fonction de faciliter le montage du dispositif mécanique 11 sur la plaquette de frein intérieure 2, comme décrit plus loin dans le texte. Le dispositif mécanique 11 est pourvu d'un ergot 30 en saillie (figures 6 et 7) de sa face frontale 11a dirigée vers la plaquette de frein intérieure 2, de section correspondante à la section en forme de T de la rainure 20, de manière à pouvoir être engagé dans la rainure 20 par translation relative suivant la direction z (flèche t sur les figures 7A à 7C). Cet engagement du dispositif mécanique 11 dans la rainure 20 se fait lorsque le dispositif 11 a été préalablement monté sur le piston 8 (non représenté sur les figures 6 et 7). Le dispositif mécanique 11 est pourvu d'organes de maintien élastiques 11c en saillie de sa face frontale 11b opposée à la plaquette de frein intérieure 2 et donc à l'ergot 30. Ces organes 11c, avantageusement des lames de ressort, sont destinés à venir en appui dans une gorge 8a du piston 8. Afin de coopérer avec ladite gorge 8a, les lames 11c présentent à leurs extrémités libres une forme de crochet. Comme on peut mieux le voir sur le dessin des figures 7A à 7C, l'engagement de l'ergot se fait d'abord dans la partie d'entrée 20a (figure 7B), puis se poursuit dans le tronçon de rainure de section plus étroite ; ce qui a pour effet, après avoir facilité le positionnement et le montage, de plaquer la plaquette de frein intérieure 2 sur le piston 8. Le moyen de fixation du dispositif mécanique 11 sur la plaquette de frein intérieure 2 n'est pas un moyen de fixation rigide, indémontable, mais au contraire, un moyen de fixation amovible, et de mise en oeuvre par une simple translation. Avec le moyen de fixation ainsi décrit, on peut monter le dispositif mécanique 11 sur la plaquette de frein intérieure 2 après avoir préalablement effectué le montage des deux plaquettes de frein, 1 et 2, dans la chape 4. Par conséquent, la présente invention concerne également un procédé d'assemblage d'un frein à disque du type de celui décrit ci-dessus. Ce procédé nouveau comporte les étapes suivantes, illustrées par le dessin des figures 8A à 8C, qui concernent les quatre étapes du procédé, respectivement : - On monte la plaquette de frein extérieure 1 et la plaquette de frein intérieure 2 à l'intérieur de la chape 4 (figures 8A et 8B), par une translation selon la direction x ou z, - on monte étanche le piston 8 dans la chambre 10 du boîtier 5 (figure 8A) et le dispositif mécanique 11 sur le piston hydraulique 8, par exemple en faisant coopérer les lames 11c avec la gorge 8a ménagée dans le piston 8 (figures 8B) ; - on assemble le boîtier 5 sur la chape 4 concomitamment au montage du dispositif mécanique 11 sur la plaquette de frein intérieure 2 réalisé par coulissement de l'ergot 30 du dispositif mécanique 11 dans la rainure 20 de la plaque support 2a de la plaquette de frein intérieure 2 (figure 8C). - on fixe le boîtier 5 sur les éléments de guidage 6, notamment au moyen de vis de fixation 7. La rainure 20 étant rectiligne suivant la direction z, le boîtier 5 est assemblé sur la chape 4 par translation selon cette direction z, l'ergot 5 coulissant en même temps dans cette même direction z à l'intérieur de la rainure 20. En variante, la rainure 20 n'est pas rectiligne, mais en arc de cercle centré sur l'axe d'un des moyens de guidage 6. De la sorte, le boîtier 5 est d'abord fixé à ce moyen de guidage 6 (au moyen d'une vis 7 par exemple), puis le boîtier 5 est assemblé sur la chape 4 par rotation autour de l'axe de ce moyen de guidage 6. La fixation du dispositif mécanique 11 à la plaquette de frein intérieure 2 est alors effectuée par coulissement de l'ergot 30 dans la rainure 20 en arc de cercle, l'ergot 30 suivant le mouvement de rotation du boîtier 5. On achève l'assemblage en fixant le boîtier 5 sur l'autre élément de guidage 6 destiné à guider le mouvement du boîtier dans la chape 4. La présente invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - elle permet d'optimiser la distribution du jeu fonctionnel en l'absence de sollicitation du système de freinage, ce qui a pour résultat un gain en consommation de carburant, donc en émission de CO2, un gain en usure et refroidissement des freins, - elle rend possible une telle optimisation quelque soit la conception du frein, notamment de freins à système d'écartement à ressorts des plaquettes de frein, - elle diminue considérablement le niveau de bruit de la plaquette de frein intérieure lorsque cette dernière est soumise à des vibrations, parce que son mouvement est rendu solidaire de celui du piston hydraulique, - elle facilite le remplacement des plaquettes de frein, en permettant de retirer les plaquettes sans avoir à démonter le boîtier et sans avoir à remplacer le dispositif mécanique de maintien. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Frein à disque muni d'un système d'écartement des plaquettes en l'absence de sollicitation du système de freinage, qui comprend un disque (3), une plaquette de frein intérieure (2) et une plaquette de frein extérieure (1), montées coulissantes dans une chape (4), un boîtier (5) monté coulissant dans la chape (4) et renfermant un piston hydraulique (8), et un dispositif mécanique de maintien (11) du piston hydraulique (8) contre la plaquette de frein intérieure (2), en appui sur le piston hydraulique (8), caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen pour fixer, de manière amovible, ledit dispositif mécanique (11) sur la surface de la plaquette de frein intérieure (2) opposée au disque de frein (3), et en ce que ledit moyen de fixation est mis en oeuvre par simple coulissement relatif entre ledit dispositif mécanique (11) et ladite plaquette de frein intérieure (2). 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation est constitué par une rainure (20) ménagée dans une plaque support (2a) de la plaquette de frein intérieure (2), et en ce que cette rainure (20) est destinée à coopérer avec un ergot (30) en saillie dudit dispositif mécanique (11). 3. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (20) est une rainure borgne située au centre de la plaque support (2a) de la plaquette de frein intérieure (2). 4. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la rainure (20) est une rainure de section sensiblement en forme de T , et l'ergot (30) du dispositif mécanique (11) est de section sensiblement en forme de T correspondante, de façon à pouvoir venir se fixer par simple coulissement dans la rainure (20). 5. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la rainure(20) est légèrement plus large dans sa section d'entrée (20a), de façon à faciliter le positionnement de l'ergot (30) du dispositif mécanique (11) dans la rainure (20) avant coulissement du dispositif mécanique (11) par rapport à la plaquette de frein intérieure (2). 6. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite rainure (20) est une rainure rectiligne. 7. Frein à disque selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite rainure (20) est une rainure en arc de cercle. 8. Procédé de montage d'un frein à disque conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par les étapes suivantes, prises en 15 combinaison : - on monte la plaquette de frein extérieure (1) et la plaquette de frein intérieure (2) à l'intérieur de la chape (4), - on monte étanche le piston hydraulique (8) dans 20 une chambre (10) du boîtier (5) et le dispositif mécanique (11) sur le piston hydraulique (8) ; - on assemble le boîtier (5) sur la chape (4) concomitamment au montage du dispositif mécanique (11) sur la plaquette de frein intérieure (2) réalisé par 25 coulissement de l'ergot (30) du dispositif mécanique (11) dans la rainure (20) de la plaque support (2a) de la plaquette de frein intérieure (2) ; - on fixe le boîtier (5) sur des éléments de guidage (6) en translation par rapport à la chape (4). 30 9. Procédé selon la revendication 8 de montage d'un frein à disque conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier (5) est assemblé sur la chape (4) par translation selon la direction d'extension de la rainure rectiligne (20), l'ergot (30) translatant selon 35 cette même direction à l'intérieur de ladite rainure (20) lors dudit assemblage par translation du boîtier (5). 10. Procédé selon la revendication 8 de montage d'un frein à disque conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que l'assemblage du boîtier (5) comprend les étapes suivantes, la rainure (20) étant en arc de cercle centré sur l'axe d'un des moyens de guidage (6) : - on fixe le boîtier (5) sur ce moyen de guidage (6), - on fait pivoter le boîtier (5) autour de l'axe de ce moyen de guidage (6), l'ergot (30) coulissant dans la rainure (20) en suivant le mouvement de rotation du boîtier (5) ; on fixe le boîtier (5) sur le ou les autres éléments de guidage (6).15