Brevet FR2917040A1 — publié le 20081212

DISPOSITIF DE LIMITATION DU RECUL DES PISTONS D'ETRIER DE FREIN DANS UN SYSTEME DE FREINAGE A DISQUE HYDRAULIQUE. La présente invention concerne un dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier de frein dans un système de freinage à disque hydraulique. Elle concerne aussi un système de freinage à disque hydraulique, en particulier pour un véhicule automobile, qui comporte un tel dispositif. La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de freinage hydrauliques de véhicules, qui utilisent un disque fixé sur le moyeu ou la jante de la roue à freiner et des plaquettes, maintenues par un étrier fixé au véhicule, venant frotter de chaque côté du disque. De manière conventionnelle, au moins un piston est monté d'un côté du disque, la deuxième plaquette est fixe dans l'étrier. Le piston est monté mobile pour assurer le freinage. De manière conventionnelle également, le circuit de freinage hydraulique fonctionne de la manière suivante : la pédale de frein agit sur un maître-cylindre qui a pour rôle d'augmenter la pression dans le circuit hydraulique de freinage. Cette pression agit sur le - ou les piston (s) du frein à disque, ce qui permet de ralentir et de stopper le véhicule. Lors d'un freinage normal, le maître-cylindre peut réalimenter le circuit de freinage en liquide de frein, ce qui permet de compenser les petites usures des plaquettes. Dans ces conditions, les sensations ressenties par le conducteur à la pédale de frein restent inchangées. Lors d'un freinage prolongé, les usures des plaquettes peuvent alors correspondre à une course importante, voir même totale, du maître-cylindre. Dans cette situation, lors du relâché de la pédale de frein, le maître-cylindre fonctionne comme une seringue, et peut aspirer les pistons d'étrier sur une course en recul de plusieurs millimètres. Dans une telle situation, si le conducteur freine de nouveau, il risque d'avoir la pédale de frein au plancher sans aucun travail et aucune efficacité de freinage. Des reculs importants des pistons d'étrier peuvent également être engendrés dans un système de freinage avec anti-blocage des roues (régulation dite ABS , acronyme de Antiblockiersystem ) et contrôle électronique de stabilité (système dit ESP , acronyme de Electronic Stability Program ). La régulation ABS, en cas de nécessité, interdit le blocage des roues lors du freinage et permet, par conséquent, de conserver le contrôle de la direction ; elle soulage en pression un ou plusieurs récepteurs de frein afin de ne pas entretenir un blocage de roue. Dans certains cas particuliers, la régulation ABS peut engendrer des reculs des pistons importants. De ce fait, après cette régulation, lorsque l'utilisateur veut actionner la pédale de frein, il risque de ressentir une pédale de frein longue et une sensation d'inefficacité. On a déjà cherché à perfectionner les systèmes de freins à disque pour maîtriser la course de la pédale de frein et/ou pour régler le recul des pistons d'étrier des freins du système. Ainsi, selon le document FR 2 811 389, on connaît un frein à disque qui comporte une chape, un disque, des plaquettes de frein externe et interne, un étrier et un vérin relié à la chape. Le vérin comprend un cylindre et un piston, et il peut être commandé pour appliquer les plaquettes contre le disque. Ce frein est équipé pour assurer un certain rappel de la plaquette interne à distance du disque, et un rattrapage d'usure de cette plaquette. Ce rappel et ce rattrapage d'usure sont réalisés par une pièce de liaison reliant, par exemple, le cylindre au piston, propre à assurer le rappel de la plaquette interne par déformation élastique, et le rattrapage d'usure de cette plaquette interne par déformation plastique. On connaît également, selon le document FR 2 714 006, un système de freinage hydraulique pour des véhicules routiers, en particulier pour des véhicules automobiles. Ce système hydraulique comporte un maître-cylindre de frein actionné par une pédale ainsi qu'un agencement de soupapes pour la commutation du système de freinage sur le fonctionnement en frein de service ou bien sur le fonctionnement en frein auxiliaire. Le maître-cylindre comporte un réservoir et deux chambres de pression, ainsi qu'un piston intermédiaire. Ce piston intermédiaire prend appui contre un ressort simulateur de course. Lorsque le frein de service est efficace, du liquide de frein est susceptible d'être envoyé de la seconde chambre de pression dans le réservoir, et le piston intermédiaire est déplacé contre la résistance du ressort. Lorsque le frein auxiliaire est efficace, les deux chambres de pression communiquent de sorte que le piston intermédiaire est en équilibre de pression. Lors de l'actionnement de la pédale de frein, du liquide de frein est expulsé de la première chambre de pression. Le piston intermédiaire ne subit aucun déplacement. Ces systèmes de freins à disque de l'art antérieur permettent certaines limitations, en particulier des courses de pédale de frein, mais présentent l'inconvénient de ne pas supprimer les reculs des pistons d'étrier lors d'une usure importante des plaquettes, ou bien lors du fonctionnement de la régulation ABS et du contrôle ESP. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif qui permette de surmonter cet inconvénient des systèmes de frein à disque de l'art antérieur, et par conséquent un dispositif qui supprime les reculs importants des pistons d'étrier pour ne plus générer de courses longues de pédale de frein dans les situations mentionnées ci-dessus. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier de frein dans un système de freinage à disque hydraulique, qui soit de conception simple, de réalisation aisée, de fonctionnement fiable, qui soit robuste et économique. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un nouveau système de freinage à disque hydraulique, qui assure un excellent freinage sans risque d'avoir une pédale de frein au plancher, par conséquent d'avoir une pédale de frein inefficace. Pour parvenir à ces buts, la présente invention propose un nouveau dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier de frein dans un système de freinage à disque hydraulique comprenant un maître-cylindre avec une pluralité de sorties de fluide, chaque sortie de fluide permettant d'acheminer un fluide de freinage sous pression à un piston d'étrier de frein par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique, et ce nouveau dispositif comporte, à chaque sortie de fluide du maître-cylindre, une vanne, asservie à la pression, qui se ferme automatiquement lorsque la pression positive dans le circuit hydraulique retombe et passe à la valeur nulle, de telle sorte que la pression ne devienne pas négative en sortie de maître-cylindre lorsque le flux de fluide de freinage s'inverse au relâché de la pédale de frein, ce qui a pour résultat de supprimer le problème d'aspiration des pistons d'étrier de frein et leur recul important. Les vannes se ferment automatiquement par l'action d'un moyen mécanique élastique fixé sur la partie mobile de chaque vanne. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le moyen mécanique élastique est un ressort calibré. De préférence, les vannes sont des vannes de type vanne à deux tiroirs. Les dérivées de commande de vanne peuvent être de type électrique, ou bien de type hydraulique. La présente invention propose également un nouveau système de freinage à disque hydraulique. Il comprend un maître-cylindre, une pluralité de freins à disque et des circuits hydrauliques reliant le maître-cylindre à chaque frein à disque. Il comporte un dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier des freins à disque conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Le système de freinage peut comporter une régulation ABS, et un contrôle électronique de stabilité ESP. Enfin, la présente invention fournit un nouveau véhicule, en particulier un nouveau véhicule automobile, qui comporte un système de freinage à disque hydraulique conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. 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, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, un système de freinage à disque hydraulique, comportant un maître-cylindre et deux récepteurs (freins à disque), selon l'art antérieur, - la figure 2 représente, de manière schématique, le principe du dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier dans un système de freinage à disque hydraulique, selon la présente invention, et - les figures 3 à 5 représentent, de manière schématique également, le principe de fonctionnement du dispositif de la figure 2, lors du freinage (figure 3) et lors du relâcher de la pédale de frein (figures 4 et 5). En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un système de freinage à disque hydraulique, de type conventionnel, constitué par un maître-cylindre, de référence générale 10, et deux récepteurs de freinage référencés 20 et 30. Le maître-cylindre 10 utilise deux pistons 1 et 2 pour acheminer le liquide de frein vers le réservoir et le circuit de freinage hydraulique. Les références 7 et 8 désignent les orifices d'alimentation du circuit primaire et du circuit secondaire, respectivement, par le réservoir de liquide de frein. Les références 3 et 4 désignent les orifices de sortie des circuits primaire et secondaire, respectivement. Le piston de circuit primaire 1 et le piston de circuit secondaire 2 sont mobiles en translation sous l'effet de la pression du liquide de frein contre l'action d'un ressort 5, respectivement 6. Les références 11 et 12 désignent les circuits hydrauliques modélisés qui relient le maître-cylindre 10 aux deux récepteurs 20 et 30, respectivement, qui sont des freins de roue modélisés par un étrier de frein. Les circuits hydrauliques 11 et 12 sont des réseaux de tubes métalliques, de tuyaux en caoutchouc, de soupapes et joints d'étanchéité, etc., qui acheminent le liquide de frein du maître-cylindre 10 aux récepteurs 20 et 30, respectivement. On décrit ci-dessous le frein à disque modélisé 20, le frein à disque 30 étant identique et, par conséquent, la description de l'un s'applique mutatis mutandis à l'autre frein, les éléments et pièces du récepteur 30, qui sont identiques aux éléments et pièces du récepteur 20, sont désignés par les références numériques des éléments et pièces du récepteur 20 augmentées de 10. Le frein 20 comprend, de manière connue en soi, un disque 21 monté rotatif par rapport au véhicule et tournant avec une roue (non représentée) de ce dernier, des plaquettes de frein externe 22 et interne 23, un étrier 24, et un vérin hydraulique solidaire de l'étrier 24. L'étrier 24 est solidaire d'une chape non représentée et chevauche le disque 21. Le vérin hydraulique est alimenté par le fluide de freinage sous pression et comprend un cylindre 26 dans lequel un piston 25 est monté coulissant de façon étanche grâce à un joint d'étanchéité 27. Lorsqu'un fluide de freinage sous pression (liquide de frein) est admis dans le cylindre 26, le piston 25 applique la plaquette interne 23 contre la face interne 21a du disque 21, suivant une direction T transversale au disque 21. Dans le cas d'un frein à disque à étrier coulissant, par exemple, qui correspond aux modes de réalisation des figures, l'étrier 24 est monté coulissant sur une ou plusieurs colonnettes de guidage fixées dans la chape. Le piston 25 définit, en combinaison avec le nez 28 de l'étrier 24, un espace de largeur variable dans lequel sont logés, en formant un empilement, la plaquette externe 22, le disque 21 et la plaquette interne 23. Lorsque le fluide de freinage sous pression est admis dans le cylindre 26, le piston 25 presse cet empilement contre le nez 28 de l'étrier 24, de telle sorte que la plaquette externe 22 s'applique sur la face externe 21b du disque 21, et la plaquette interne 23 sur la face interne 21a du disque 21. L'application des plaquettes 22 et 23 sur le disque 21 induit entre les plaquettes 22 et 23, fixes en rotation par rapport au véhicule, et le disque 21 tournant, des forces de frottement dont le travail réduit l'énergie cinétique du véhicule. Comme mentionné précédemment, les usures des plaquettes 22 et 23 peuvent correspondre à une course importante, voir même totale du piston 2 de maître-cylindre 10, et, lorsque l'on relâche la pédale de frein, il peut y avoir un recul important du piston d'étrier 25. Pour supprimer ce retour, le système de freinage à disque hydraulique de la figure 1 est perfectionné par addition du dispositif dont le principe est représenté sur la figure 2. Ce principe consiste à placer, à chacune des sorties 3 et 4 du maître-cylindre 10 une vanne V1, respectivement V2, asservie à la pression par l'intermédiaire d'une commande par pression directe ou indirecte, le retour étant effectué par l'action d'un ressort R1, respectivement R2. De préférence les vannes V1 etV2 sont des vannes à deux tiroirs. Les dérivées de commande D1, respectivement D2, des vannes V1, respectivement V2, peuvent être de différentes sortes, comme tout système de commande, à savoir électrique, hydraulique, etc. La figure 2 illustre le système de freinage selon l'invention en situation de repos ; le conducteur n'agissant pas sur la pédale de frein et donc sur le maître-cylindre 10, de sorte que la pression du liquide de frein dans les circuits hydrauliques 11,12 et dans les cylindre 26, 36 est sensiblement nulle et les pistons 25, 35 sont dits en position de repos . En référence au dessin de la figure 3, lors d'un freinage, les pistons 1 et 2 se déplacent contre l'action des ressorts 5 et 6, respectivement, et sous l'action de la force de freinage F. Le flux de liquide de frein provenant du maître-cylindre 10 ouvre les vannes V1 et V2 asservies à la pression par l'intermédiaire des dérivées de commande Dl et D2, respectivement et fait admettre le flux de liquide de frein dans les circuits hydrauliques 11 et 12 vers les récepteurs ou freins à disque 30 et 20, respectivement. Lors du relâché de la pédale de frein, le flux de liquide de frein s'inverse par le retour des pistons 1 35 et 2 du maître-cylindre 10. Aussi longtemps que la pression dans les circuits hydrauliques 11 et 12, tant du côté du maître-cylindre 10 que du côté des récepteurs 30 et 20, est supérieure à zéro, les vannes V1 et V2 restent passantes et les pistons 25 et 26 des étriers 24 et 34, respectivement, commencent à reculer (sens des flèches R sur le dessin de la figure 3). Lorsque la pression dans les circuits hydrauliques complet (c'est-à-dire dans l'ensemble du circuit 11 et dans l'ensemble du circuit 12, respectivement) est nulle, les vannes V1 et V2 se ferment (voir figure 4) du fait des ressorts R1, R2, qui sont calibrés à cette fin. Lorsque les vannes V1 et V2 sont fermées, les pistons 25, 35 des étriers 24, 34, respectivement, sont revenus dans leur position initiale d'avant freinage, dite aussi position de repos (figure 5), et sont donc prêts à assurer de nouveau le freinage des roues dès que le conducteur actionne de nouveau la pédale de frein, notamment lors d'un nouveau freinage rapide. Ainsi, grâce au dispositif de limitation du recul des pistons d'étrier de frein selon la présente invention, il n'y a plus de risque d'aspiration des pistons d'étrier lorsque la pression en sortie de maître-cylindre devient négative parce que les vannes V1 et V2 sont fermées (la pression est négative dans le cas où le recul des pistons de maître-cylindre engendre une dépression dans le circuit). Grâce au dispositif de la présente invention, les reculs des pistons d'étrier sont arrêtés (en position de repos) pendant que les pistons du maître-cylindre continuent de revenir à leur position initiale grâce à la faible réalimentation qui existe dans le maître-cylindre. Ainsi, si le conducteur du véhicule freine rapidement à la suite d'un premier freinage, ce second freinage est tout aussi efficace que le premier parce que les pistons 25, 35 des étriers 24, 34 repartent de la même position de repos. En conclusion, la présente invention garantit un excellent freinage sans risque d'avoir une pédale de frein au plancher, par conséquent inefficace. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ci-dessus à titre d'exemple ; 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. Dispositif de limitation du recul des pistons (25, 35) d'étrier (24, 34) de frein (20, 30) dans un système de freinage à disque hydraulique comprenant un maître-cylindre (10), une pluralité de sorties de fluide (3, 4), chaque sortie de fluide (3, 4) permettant d'acheminer un fluide de freinage sous pression à un piston (25, 35) d'étrier (24, 34) de frein (20, 30) par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique (11, 12), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, à chaque sortie de fluide (3, 4) du maître-cylindre (10), une vanne (V1, V2), asservie à la pression, qui se ferme automatiquement lorsque la pression positive dans le circuit hydraulique retombe et passe à la valeur nulle, de telle sorte que la pression ne devienne pas négative en sortie de maître-cylindre (10) lorsque le flux de fluide de freinage s'inverse au relâché de la pédale de frein, ce qui a pour résultat de supprimer le problème d'aspiration des pistons (25, 35) d'étrier de frein et leur recul important. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vanne (V1 ; V2) se ferme automatiquement par l'action d'un moyen mécanique élastique fixé sur la partie mobile de la vanne (V1 ; V2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen mécanique élastique est un ressort calibré (R1 ; R2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite vanne (V1 ; V2) est une vanne de type vanne à deux tiroirs. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dérivées de commande (D1 ; D2) de vanne (V1 ; V2) sont de type 35 électrique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dérivéesde commande (D1 ; D2) de vanne (V1 ; V2) sont de type hydraulique. 7. Système de freinage à disque hydraulique comprenant un maître-cylindre (10), une pluralité de freins à disque (20, 30) et des circuits hydrauliques (11, 12) reliant le maître-cylindre (10) à chaque frein à disque (20, 30), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de limitation du recul des pistons (25, 35) d'étrier (24, 34) desdits freins à disque (20, 30) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Système de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une régulation ABS. 9. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte un contrôle électronique de stabilité ESP. 10. Véhicule, en particulier véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système de freinage à disque hydraulique conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 9.20