Brevet FR2921137A1 — publié le 20090320

"Frein à disque à étrier flottant comportant un axe de guidage autour duquel est agencée une bague déformable munie d'un manchon interne" L'invention concerne un frein à disque de véhicule automobile qui comporte une chape fixe sur laquelle un étrier est monté coulissant axialement. L'invention concerne plus particulièrement un frein à disque de véhicule automobile qui comporte une chape fixe sur laquelle un étrier est monté coulissant axialement entre une io première position avant de repos et une deuxième position arrière de freinage, l'étrier étant guidé en coulissement par au moins deux axes de guidage, dits "colonnettes", dont chacun est monté coulissant avec jeu radial dans un alésage axial associé de la chape fixe, une bague déformable élastiquement étant interposée 15 radialement entre la paroi interne de l'alésage et la paroi externe d'une portée de l'axe de guidage, la bague étant montée serrée dans l'alésage, tandis que la portée de l'axe de guidage est coulissante axialement par rapport à la bague entre la première position avant de repos et la deuxième position arrière de 20 freinage. On connaît déjà des freins à disque de ce type. Ce type de frein à disque est aussi appelé frein à étrier flottant. La bague déformable permet d'éviter les bruits et les vibrations produits par le frottement des colonnettes contre la 25 paroi interne de l'alésage lorsque l'étrier coulisse dans la chape, notamment lors des freinages. A la fin d'un freinage, l'étrier est normalement rappelé vers sa position de repos par une force de rappel produite par des moyens élastiques de rappel. Cependant, il arrive qu'en position 30 de freinage de l'étrier, la colonnette adhère à la bague déformable. La force de rappel de l'étrier vers sa position de repos est alors insuffisante pour surmonter le frottement qui 2 existe entre la bague et la colonnette. Le retour de l'étrier vers sa position de repos est alors retardé. Dans ce cas, les patins de frein risquent d'être usés prématurément en frottant inutilement contre le disque. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un frein à disque du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon interne qui est interposé radialement entre la paroi externe de la portée et la bague, le manchon étant fixé à la bague, en ce que le manchon est réalisé en un matériau qui io favorise le glissement de la portée de l'axe de guidage à l'intérieur du manchon, et en ce que le manchon interne comporte des moyens élastiques pour rappeler l'axe de guidage vers sa position avant de repos. Selon d'autres caractéristiques de l'invention 15 - le manchon interne est réalisé en un matériau métallique - la bague déformable est réalisée par surmoulage autour du manchon interne ; - l'axe de guidage comporte une face d'épaulement avant 20 qui délimite vers l'avant la portée de l'axe de guidage et qui est apte à coopérer avec une face transversale avant en vis-à-vis portée par la bague déformable pour limiter le coulissement vers l'arrière de l'axe de guidage par rapport à la bague déformable ; - les moyens élastiques de rappel sont interposés 25 axialement entre le manchon interne et la face d'épaulement avant de l'axe de guidage ; - les moyens élastiques de rappel portent la face avant de la bague, les moyens élastiques de rappel étant limités dans leur déformation au-delà de la position arrière de freinage de l'axe de 30 guidage ; - le manchon interne comporte au moins une patte élastiquement déformable en flexion qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis un bord circulaire d'extrémité avant du manchon 3 jusqu'à une extrémité libre qui est en appui contre la face d'épaulement avant de l'axe de guidage, la patte étant fléchie élastiquement lors du coulissement de l'étrier vers sa position arrière de freinage ; s - la patte élastique est réalisée venue de matière avec le manchon interne ; - le manchon comporte une pluralité de pattes élastiques qui sont répartis en couronne tronconique autour du bord d'extrémité avant du manchon ; io - l'axe de guidage comporte une gorge annulaire qui est agencée à l'extrémité avant de la portée et à l'intérieur de laquelle les pattes élastiques sont reçues de manière que leur extrémité libre soit en appui contre une face transversale avant de la gorge formant la face d'épaulement ; 15 - l'encombrement axial de la gorge est égal à l'amplitude du coulissement de l'étrier entre sa position de repos et sa position de freinage ; - les moyens élastiques de rappel sont limités en déformation lorsque l'étrier coulisse vers l'arrière au-delà de sa 20 position de freinage, la face d'épaulement avant de l'axe de guidage transmettant alors le mouvement de coulissement axial de l'étrier au manchon par l'intermédiaire des pattes élastiques de manière que la bague et le manchon coulissent vers l'arrière par rapport à l'alésage. 25 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée qui 30 représente un frein à disque de véhicule automobile réalisé selon les enseignernents de l'invention comportant un étrier monté coulissant sur une chape par l'intermédiaire d'axes de guidage ; 4 - la figure 2 est une vue en coupe axiale qui représente un axe de guidage coulissant dans un alésage de la chape du frein de la figure 1 lorsque l'étrier occupe une position avant de repos ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 dans laquelle l'étrier occupe une position arrière de freinage ; - la figure 4 est une vue en perspective qui représente un manchon interne qui est destiné à recevoir l'axe de guidage en coulissement. Dans la suite de la description, on adoptera à titre non io limitatif une orientation axiale indiquée par la flèche "A" de la figure 1 qui est dirigée depuis l'arrière vers l'avant. Par la suite, des éléments identiques, similaires ou analogues seront indiqués par des mêmes numéros de référence. On a représenté à la figure 1 un frein à disque 10 de is véhicule automobile. De manière connue, le véhicule comporte un disque 12 qui est monté tournant autour d'un axe "B" d'orientation axiale. Le disque 12 est lié en rotation à une roue (non représentée) qui lui est coaxiale. 20 Le frein à disque 10 comporte une chape 14 fixe dans laquelle deux patins de frein 16 arrière et avant sont montés coulissants axialement. La chape fixe 14 est destinée à chevaucher un bord périphérique 18 du disque 12. Un étrier de frein 20 est susceptible de serrer chaque patin 25 de frein 16 arrière et avant de part et d'autre des faces opposées arrière et avant du disque 12. De manière connue, l'étrier 20 comporte une voûte 22 qui s'étend axialement au-dessus de la chape 14 en la recouvrant. Deux ailes arrière 24 et avant 26 s'étendent radialement depuis 30 les bords d'extrémité arrière et avant de la voûte 22 de manière que la face arrière de l'aile avant 26 soit agencée en regard du patin de frein 16 avant, et de manière que la face avant de l'aile arrière 24 soit agencée en regard du patin de frein 16 arrière. L'étrier 20 est monté coulissant axialement par rapport à la chape fixe 14 entre une première position avant de repos et une deuxième position arrière de freinage. A cet effet, l'étrier 20 comporte un premier et un second axes de guidage 28, aussi s appelés "colonnettes", parallèles d'orientation axiale dont les extrémités libres avant 30 sont respectivement reçues en coulissement axial avec jeu radial dans un premier et un deuxième alésages 32 axiaux associés de la chape 14. Les alésages 32 de la chape 14 comportent une paroi io interne cylindrique de révolution. L'aile arrière 24 de l'étrier 20 comporte ici une première et une seconde oreilles 34 latérales de fixation sur lesquelles les pieds 36 d'extrémité arrière des axes de guidage 28 sont destinés à être fixés. Les axes de guidages sont ainsi solidaires de l'étrier 15 20 en coulissement axial. Les axes de guidage 28 encadrent transversalement la voûte 22 de l'étrier 20. De manière connue, l'aile arrière 24 de l'étrier 20 comporte au moins un piston axial 38 dont une extrémité d'appui avant 40 est susceptible de solliciter une face d'appui du patin de frein 16 20 arrière pour serrer une face de friction opposée dudit patin de frein 16 arrière contre la face arrière du disque 12 lors d'un freinage. Par réaction, l'étrier 20 coulisse axialement vers sa position arrière de freinage par rapport à la chape 14 de façon 25 que l'aile avant 26 sollicite une face d'appui du patin de frein 16 avant pour serrer une face de friction opposée dudit patin de frein 16 avant contre la face avant du disque 12. Lorsque les patins de frein 16 sont ainsi serrés contre les faces opposées du disque 12, ils coopèrent par friction avec le 30 disque 12 pour ralentir ou arrêter sa rotation. De manière connue, une bague élastique 42 déformable radialement est interposée radialement entre la paroi interne de 6 l'alésage 32 de la chape 14 et une portée 44 de l'axe de guidage 28 associé. Dans la suite de la présente description, on définit la portée 44 comme étant le tronçon de l'axe de guidage 28 qui est susceptible de coulisser à l'intérieur de la bague 42 lors d'un freinage. La longueur axiale de la portée 44 est égale à la longueur axiale de la bague 42 augmentée de l'amplitude de la course de coulissement de l'étrier 20 entre sa position avant de repos et sa io position arrière de freinage. La bague déformable 42 est montée serrée dans l'alésage 32 de manière que, lors d'un freinage, la bague déformable 42 soit fixe par rapport à l'alésage 32, tandis que la portée 44 de l'axe de guidage 28 est coulissante axialement par rapport à la 15 bague déformable 42. La bague 42 empêche notamment que l'axe de guidage 28 ne frotte directement contre la paroi de l'alésage 32 lorsque l'étrier 20 coulisse par rapport à la chape 14. Cela permet ainsi d'éviter que le frein à disque 10 ne vibre et produise des bruits. 20 En se reportant aux figures 2 et 3, on a représenté plus en détail l'un des axes de guidage 28 de l'étrier 20 et la bague déformable 42 associée qui sont agencés à l'intérieur de l'alésage 32 associé de la chape 14. Les deux axes de guidage 28 étant ici identiques, la description qui suit est applicable à l'autre axe de 25 guidage 28. L'axe de guidage 28 comporte un tronçon d'extrémité avant 46 et un tronçon arrière 48. Le tronçon d'extrémité avant 46 et le tronçon arrière 48 ont tous les deux une section transversale de profil circulaire. Cependant, le diamètre du tronçon arrière 48 est 30 supérieur au diamètre du tronçon d'extrémité avant 46 de sorte que l'axe de guidage 28 comporte une première face transversale d'épaulement arrière 50 qui délimite vers l'arrière le tronçon d'extrémité avant 46. 7 La portée 44 qui coulisse à l'intérieur de la bague 42, est agencée sur le tronçon d'extrémité avant 46 de l'axe de guidage 28. La portée 44 est délimitée vers l'arrière par la première face d'épaulement arrière 50 de l'axe de guidage 28. Le tronçon d'extrémité avant 46 de l'axe de guidage 28 comporte aussi une gorge annulaire 52 qui est agencée à l'extrémité avant de la portée 44. La gorge annulaire 52 est délimitée axialement par une face transversale avant 54 et par une face transversale arrière 56. io L'encombrement axial de la gorge 52 est ici égal à l'amplitude du coulissement de l'étrier 20 entre sa position de repos et sa position de freinage. La face transversale avant 54 de la gorge annulaire 52 forme une deuxième face d'épaulement avant 54 de l'axe de 15 guidage 28. Cette deuxième face d'épaulement avant 54 délimite axialement vers l'avant la portée 44. Les deux faces d'épaulement arrière 50 et avant 54 de l'axe de guidage 28 sont notamment destinées à coopérer avec des faces d'épaulement en vis-à-vis portées par la bague 20 déformable 42 afin de limiter dans les deux sens le coulissement de l'axe de guidage 28, et donc de l'étrier 20, entre sa position avant de repos et sa position arrière de freinage. On a constaté à l'usage que la bague déformable 42 avait tendance à adhérer à la paroi cylindrique externe de la portée 44. 25 Selon les enseignements de l'invention, pour résoudre ce problème, un manchon interne 58 est interposé radialement entre la paroi externe de la portée 44 et la bague 42. Le manchon interne 58 a la forme d'un tube cylindrique de révolution. Le manchon interne 58 est fixé à la bague 42 de manière à 30 être solidaire de la bague 42 en coulissement axial. Par exemple, la bague 42 est réalisée par surmoulage autour du manchon interne 58. 8 Le manchon interne 58 est réalisé en un matériau qui favorise le glissement axial de la portée 44 de l'axe de guidage 28 à l'intérieur du manchon interne 58. Ainsi, à la fin d'un freinage, lorsque l'étrier revient vers sa position avant de repos, la bague 42 n'est plus susceptible de freiner ou d'empêcher le coulissement de l'axe de guidage vers sa position avant de repos par adhérence. En effet, le manchon interne 58 permet un glissement de la portée 44 de l'axe de guidage 28 par rapport à la bague 42 avec un minimum d'effort de frottement. io Le manchon interne 58 est par exemple réalisé en un matériau métallique. Dans ce cas, le manchon interne 58 est sensiblement indéformable radialement par rapport à la bague 42. Le montage du manchon interne 58 est ici réalisé par emmanchement du tronçon d'extrémité avant 46 de l'axe de 15 guidage 28 à l'intérieur du manchon interne 58. Cette opération est possible du fait que le tronçon d'extrémité avant présente sur toute sa longueur un diamètre qui est au plus égal à celui de la portée 44. Comme représenté à la figure 2, pour limiter le 20 coulissement ,de l'axe de guidage vers l'avant dans sa position avant de repos par rapport à la bague déformable 42, celle-ci comporte une face annulaire d'extrémité arrière 60 qui est destinée à coopérer avec la première face d'épaulement arrière 50 de l'axe de guidage 28. 25 Comme illustré à la figure 4, le manchon interne 58 comporte une pluralité de pattes 62 qui s'étendent radialement vers l'intérieur depuis le bord circulaire d'extrémité avant 64 du manchon interne 58 jusqu'à une extrémité libre 68. Les pattes 62 forment ainsi une couronne autour du bord d'extrémité avant 64 30 du manchon interne 58. Les pattes 62 sont destinées à être reçues dans la gorge annulaire 52 de la portée 44 de manière que la face plane avant 66 des pattes 62 soient agencées en regard de la deuxième face 9 d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28. Les pattes 62 permettent ainsi de limiter le coulissement vers l'arrière de l'axe de guidage dans sa position arrière de freinage par rapport à la bague 42 en venant en butée contre la deuxième face d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28. De manière non limitative, le manchon interne 58 comporte ici six pattes 62. Selon une variante de l'invention, le manchon interne 58 comporte au moins une patte 62, et de préférence au moins trois pattes 62 de manière que le manchon interne 58 soit io en appui stable contre la deuxième face d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28 par l'intermédiaire des pattes 62. Avantageusement, les pattes 62 sont réalisées venues de matière avec le manchon interne 58, par exemple par découpage puis par pliage de matière. is Selon un autre aspect de l'invention, de manière à assurer le retour de l'étrier 20 vers sa position avant de repos, le manchon interne 58 comporte des moyens élastiques de rappel pour rappeler l'axe de guidage vers sa position avant de repos. A cet effet, les pattes 62 sont élastiquement déformables 20 en flexion de manière à rappeler élastiquement l'étrier 20 vers sa position avant de repos. Les pattes 62 forment ainsi les moyens élastiques de rappel qui sont interposés axialement entre le manchon interne 58 et la deuxième face d'épaulement avant 54. Comme représenté à la figure 2, lorsque l'axe de guidage 25 28 est dans sa position avant de repos, les pattes 62 sont inclinées de manière que leur extrémité libre soit en contact avec la deuxième face d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28. Les pattes 62 forment ainsi une sorte de couronne tronconique qui s'étend en convergeant vers l'avant depuis le bord d'extrémité 30 avant 64 du manchon interne 58. Ainsi, lors du coulissement de l'axe de guidage 28 vers sa position arrière de freinage, les pattes 62 sont fléchies contre la deuxième face d'épaulement jusqu'à ce que leur face avant soit i0 en contact avec la deuxième face d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28, comme représenté à la figure 3. Les pattes 62 sont alors perpendiculaires à l'axe de guidage 28. Les pattes 62 sont limitées dans leur déformation au-delà de la position arrière de freinage de l'axe de guidage 28, c'est-à-dire que la déformation en flexion des pattes 62 est limitée à la position perpendiculaire à l'axe de guidage 28 de manière que les pattes 62 stoppent le coulissement de l'axe de guidage 28 par rapport à la bague 42. io Les pattes 62 sont alors comprimées entre la face d'extrémité avant 64 du manchon interne 58 et la face d'épaulement avant 54 de l'axe de guidage 28 de manière à exercer une force axial de rappel orientée vers l'avant sur l'axe de guidage 28. 15 Lorsque les patins de frein 16 sont usés, l'étrier 20 est susceptible de coulisser vers l'arrière au-delà de sa position de freinage. Dans ce cas, les pattes 62 n'étant pas déformables en flexion au-delà de leur position perpendiculaire, la bague 42 est tirée en arrière par la face d'épaulement avant 54 de l'axe de 20 guidage 28 par rapport à l'alésage 32. La bague 42 occupe ainsi une nouvelle position axiale de référence dans l'alésage 32 qui définit des nouvelles positions avant de repos et arrière de freinage pour l'axe de guidage 28. REVENDICATIONS 1. Frein à disque (10) de véhicule automobile qui comporte une chape fixe (14) sur laquelle un étrier (20) est monté coulissant axialement entre une première position avant de repos et une deuxième position arrière de freinage, l'étrier (20) étant guidé en coulissement par au moins deux axes de guidage (28), dits "colonnettes", dont chacun est monté coulissant avec jeu radial dans un alésage axial (32) associé de la chape fixe (14), une bague (42) déformable élastiquement étant interposée io radialement entre la paroi interne de l'alésage (32) et la paroi externe d'une portée (44) de l'axe de guidage (28), la bague (42) étant montée serrée dans l'alésage (32), tandis que la portée (44) de l'axe de guidage (28) est coulissante axialement par rapport à la bague (42) entre la première position avant de repos et la 15 deuxième position arrière de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon interne (58) qui est interposé radialement entre la paroi externe de la portée (44) et la bague (42), le manchon (58) étant fixé à la bague (42), en ce que le manchon (58) est réalisé en un matériau qui 20 favorise le glissement de la portée (44) de l'axe de guidage (28) à l'intérieur du manchon (58), et en ce que le manchon interne (58) comporte des moyens élastiques (62) pour rappeler l'axe de guidage (28) vers sa position avant de repos. 25 2. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le manchon interne (58) est réalisé en un matériau métallique. 3. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague 30 déformable (42) est réalisée par surmoulage autour du manchon interne (58). 4. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe deguidage (28) comporte une face d'épaulement avant (54) qui délimite vers l'avant la portée (44) de l'axe de guidage (28) et qui est apte à coopérer avec une face transversale avant (66) en vis-à-vis portée par la bague déformable (42) pour limiter le coulissement vers l'arrière de l'axe de guidage (28) par rapport à la bague déformable (42). 5. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel (62) sont interposés axialement entre le manchon interne (58) et la face d'épaulement avant (54) de l'axe de guidage (28). 6. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel (62) portent la face avant (66) de la bague (42), les moyens élastiques de rappel (62) étant limités dans leur déformation au-delà de la position arrière de freinage de l'axe de guidage (28). 7. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le manchon interne (58) comporte au moins une patte (62) élastiquement déformable en flexion qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis un bord circulaire d'extrémité avant (64) du manchon (58) jusqu'à une extrémité libre (66) qui est en appui contre la face d'épaulement avant (54) de l'axe de guidage (28), la patte (62) étant fléchie élastiquement lors du coulissement de l'étrier (20) vers sa position arrière de freinage. 8. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la patte élastique (62) est réalisée venue de matière avec le manchon interne (58). 9. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le manchon (58) comporte une pluralité de pattes élastiques (62) qui sont répartis en couronne tronconique autour du bord d'extrémité avant (64) du manchon (58). 13 10. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'axe de guidage (28) comporte une gorge annulaire (52) qui est agencée à l'extrémité avant de la portée (44) et à l'intérieur de laquelle les pattes élastiques (62) sont reçues de manière que leur extrémité libre soit en appui contre une face transversale avant (54) de la gorge (52) formant la face d'épaulement. 11. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'encombrement axial de la gorge (52) est égal à l'amplitude du coulissement de l'étrier (20) entre sa position de repos et sa position de freinage. 12. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel (62) sont limités en déformation lorsque l'étrier (20) coulisse vers l'arrière au-delà de sa position de freinage, la face d'épaulement avant (54) de l'axe de guidage (28) transmettant alors le mouvement de coulissement axial de l'étrier (20) au manchon (58) par l'intermédiaire des pattes élastiques (62) de manière que la bague (42) et le manchon (58) coulissent vers l'arrière par rapport à l'alésage (32).