Brevet FR2921136A1 — publié le 20090320

"Frein à disque comportant un patin qui est monté coulissant dans une gorge avec interposition d'un amortisseur élastiquement compressible" L'invention concerne un frein à disque pour un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un frein à disque pour un véhicule automobile qui comporte : - une chape qui comporte au moins une glissière axiale ; - au moins un patin de frein qui comporte au moins une w oreille d'extrémité transversale qui est montée coulissante axialement dans la glissière axiale de la chape. On connaît de nombreux exemples de freins à disque de ce type. II est connu de proposer des freins à disque du type de 15 celui décrit précédemment, dans lesquels chaque glissière est réalisée par un ressort à lame plié qui est fixé à la chape. Ces freins à disque sont sensés être plus silencieux que les freins conventionnels. En effet, les ressorts à lames sont destinés à réduire les vibrations qui existent entre le patin de frein et la 20 chape en permettant une certaine liberté de déplacement du patin de frein dans la chape. Cependant, on a constaté que lors du serrage des patins de frein sur le disque, les patins vibrent radialement dans la chape. Ces vibrations sont entretenues par le frottement des 25 patins contre le disque. Ces vibrations produisent un bruit de crissement qui nuit au confort du conducteur du véhicule. De plus, le conducteur peut interpréter à tort ce bruit de crissement comme un symptôme d'un dysfonctionnement du frein à disque. Pour résoudre notamment ce problème, l'invention propose 3o un frein à disque du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la glissière comporte : - une gorge axiale qui est délimitée par deux faces transversales en vis-à-vis et un fond radial ; et 2 - un amortisseur comportant une paire de couches de matériau élastomère dont chacune est intercalée de manière comprimée entre l'oreille et une face transversale associée de la gorge pour amortir les chocs radiaux de l'oreille du patin de frein contre les faces transversales de la gorge de la chape. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'amortisseur comporte une armature métallique déformable élastiquement qui est susceptible d'épouser la forme de la gorge et qui comporte deux ailes transversales dont io chacune porte une des deux couches d'amortissement ; - chaque aile de l'armature est agencée dans l'épaisseur de la couche d'amortissement ; -l'armature est agencée sur une face de la couche d'amortissement ; 15 -une deuxième armature est agencée sur la deuxième face de la couche d'amortissement de manière que la couche de matériau élastomère soit enserrée entre les deux armatures ; - les deux ailes sont inclinées en opposition l'une à l'autre vers l'extérieur de manière à être montées précontraintes dans la 20 gorge de la chape ; - les deux ailes sont inclinées l'une vers l'autre de manière à être montées précontraintes sur l'oreille du patin de frein ; - le matériau élastomère est constitué de caoutchouc autolubrifié de manière à favoriser le coulissement axial du patin 25 de frein par rapport à la chape ; - l'armature est réalisée en acier ; les deux couches d'amortissement sont venues de matière l'une avec l'autre, et elles sont raccordées l'une à l'autre par un tronçon intermédiaire qui est agencé contre le fond radial 30 de la gorge de manière à amortir les chocs transversaux de l'oreille contre la chape. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la 3 compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective qui représente un frein à disque réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue de face en éclaté qui représente la chape du frein à disque de la figure 1 équipée d'une glissière comportant une gorge et un amortisseur ; - la figure 3 est une vue de face de détail qui représente une gorge de la chape munie de l'amortisseur de la figure 2 dans io laquelle lune oreille de patin de frein est montée coulissante ; - la figure 4 est une vue de détail qui représente un amortisseur réalisé selon une variante de l'invention. Pour la suite de la description, on adoptera de manière non limitative des orientations axiale, radiale et transversale qui sont 15 indiquées par le trièdre "A, R, T" de la figure 1. L'orientation axiale est dirigée d'arrière en avant, l'orientation radiale est dirigée de bas en haut selon le rayon du disque de frein associé et l'orientation transversale est dirigée d'amont en aval selon le sens de rotation du disque de frein associé. 20 Pour la suite de la description, des éléments identiques, analogues ou similaires seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté à la figure 1 un frein à disque 10 de véhicule automobile. 25 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) d'un véhicule qui lui est coaxiale. Le frein à disque 10 comporte une chape 14 fixe qui est 30 destinée à chevaucher un bord périphérique 18 du disque 12. Deux patins de frein 16F, 16R arrière et avant sont montés coulissants axialement dans la chape fixe 14. A cet effet, chaque patin de frein 16F, 16R comporte deux oreilles 20 opposées 4 d'extrémité transversale qui sont montées coulissantes dans deux glissières 22 de la chape fixe 14. La chape fixe 14 comporte ainsi quatre glissières 22. Un étrier de frein 24 est susceptible de serrer axialement chaque patin de frein 16F, 16R arrière et avant de part et d'autre des faces opposées 17F, 17R arrière et avant du disque 12. De manière connue, l'étrier 24 comporte une voûte 26 qui s'étend axialement au-dessus de la chape 14 en la recouvrant. Deux parois arrière 28 et avant 30 s'étendent radialement vers le io bas depuis les bords d'extrémité arrière et avant de la voûte 26 de manière que la face arrière de la paroi avant 30 soit agencée en regard du patin de frein 16F avant, et de manière que la face avant de la paroi arrière 28 soit agencée en regard du patin de frein 16R arrière. is La paroi avant 30 de l'étrier 24 sera appelée par la suite "nez d'étrier" 30. L'étrier 24 est monté coulissant axialement par rapport à la chape fixe 14 entre une première position avant de repos et une deuxième position arrière de serrage. A cet effet, l'étrier 24 20 comporte un premier et un second axes de guidage 32 parallèles d'orientation axiale, aussi appelés "colonnettes", dont les extrémités libres avant 34 sont respectivement reçues en coulissement axial avec jeu radial dans un premier et un deuxième alésages 36 axiaux associés de la chape 14. 25 De manière connue, la paroi arrière 28 de l'étrier 24 comporte au moins un piston axial 38 dont une extrémité d'appui avant 40 est susceptible de solliciter une face d'appui 41R du patin de frein 16R arrière pour serrer une face de friction 43R opposée dudit patin de frein 16R arrière contre la face arrière 17R 30 du disque 12 lors d'un freinage. Par réaction, l'étrier 24 coulisse axialement vers sa position arrière de serrage par rapport à la chape 14 de façon que le nez d'étrier 30 sollicite une face d'appui 41F du patin de frein 16F avant pour serrer une face de friction 43F opposée dudit patin de frein 16F avant contre la face avant 17F du disque 12. Lorsque les patins de frein 16F, 16R sont ainsi serrés contre les faces opposées 17F, 17R du disque 12, ils coopèrent 5 par friction avec le disque 12 pour ralentir ou arrêter sa rotation. Or, on a constaté que, lors des freinages, les patins de frein 16F, 16R sont soumis à des vibrations radiales qui sont entretenues par le frottement des patins de frein 16F, 16R contre le disque 12. Ces vibrations sont à l'origine de certains bruits de io crissement. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un frein à disque 10 dans lequel chaque glissière axiale 22 comporte une gorge axiale 42 qui est réalisée dans la chape fixe 14 et dans laquelle une oreille 20 du patin de frein 16F, 16R associé est 15 montée avec interposition d'un amortisseur 44. L'amortisseur 44 comporte plus particulièrement une paire de couches 46 de matériau élastiquement compressibles d'amortissement légèrement comprimées de manière élastique de manière à amortir les chocs. Les couches d'amortissement 46 20 sont par exemple réalisées en matériau élastomère. Les quatre glissières 22 étant toutes identiques ou similaires, la description qui suit est applicable à chacune des glissières 22. Comme représenté à la figure 2, les glissières axiales 22 25 associées à un patin de frein 16F, 16R comportent plus particulièrement deux gorges axiales 42 en forme de "U" qui sont ouvertes transversalement l'une vers l'autre. Chaque gorge 42 est ainsi délimitée par deux faces transversales axiales 48 en vis-à-vis et par un fond radial axial 50. 30 Les faces transversales 48 et le fond 50 sont réalisés en un matériau rigide de manière que la gorge 42 ne soit pas déformée durant l'utilisation du frein 10. De plus, chaque gorge 42 est fixe par rapport à la chape 14. Dans l'exemple représenté aux 6 figures, la gorge 42 est avantageusement réalisée directement dans la chape fixe 14. Pour la suite de la description, on emploiera les adjectifs interne et externe pour qualifier l'orientation de faces qui sont dirigées soit vers l'intérieur de la gorge 42, soit vers l'extérieur de la gorge 42. La gorge 42 est dimensionnée de manière à ce que l'oreille 20 du patin de frein 16F, 16R soit reçue avec un jeu radial pour permettre son coulissement. io Chaque amortisseur 44 comporte une paire de couches transversales axiales d'amortissement 46 dont chacune est intercalée radialement de manière légèrement comprimée élastiquement entre un bord transversal de l'oreille 20 et une des faces transversales 48 de la gorge 42 de manière à amortir les 15 chocs radiaux des oreilles 20 du patin de frein 16F, 16R contre les faces transversales 48 des gorges 42 de la chape 14. De plus, le jeu radial cumulé entre les faces transversales 48 de la gorge 42 et les oreilles 20 est légèrement inférieur à l'épaisseur cumulée des deux couches d'amortissement 20 d'extrémité 46 de manière que, lorsque l'amortisseur 44 est monté dans la gorge 42, chaque couche d'amortissement 46 est légèrement comprimée élastiquement entre la face transversale 48 associée et l'oreille 20. Par l'adverbe "légèrement", on comprendra que la compression élastique de la couche 25 d'amortissement 46 est inférieure à son taux maximum de compression. Chaque couche d'amortissement 46 est ainsi confinée entre l'oreille 20 du patin de frein 16F, 16R et les faces transversales 48 de la gorge 42. Le jeu radial est donc comblé par 30 les couches d'amortissement 46. Cependant, l'oreille 20 est toujours susceptible de se déplacer radialement en comprimant encore plus l'une ou l'autre de couches d'amortissement 46. 7 Dans la glissière 22 conforme aux enseignements de l'invention, l'amortisseur 44 est ainsi immobile par rapport à la chape 14, et la fonction d'amortissement est réalisée par la compression des couches d'amortissement 46. L'amortisseur 44 comporte aussi une armature commune 52 déformable élastiquement qui porte les couches d'amortissement 46 de chaque gorge 42. Un tel amortisseur 44 est représenté plus en détail à la figure 3. L'armature 52 est ici formée par un ressort à lames plié en io forme de "U" ouvert transversalement de manière à épouser la forme de la gorge 42 associée. L'armature 52 comporte ainsi une âme radiale 54 qui comporte un bord transversal d'extrémité inférieure 56 et un bord transversal d'extrémité supérieur 58. L'âme radiale 54 comporte 15 aussi deux bords radiaux 60 d'extrémité axiale avant et arrière. L'âme 54 a sensiblement la même longueur axiale que le fond radial 50 de la gorge 42 associée. Deux ailes axiales transversales 62 inférieure et supérieure s'étendent transversalement respectivement depuis le 20 bord inférieur 56 et depuis le bord supérieur 58 de l'âme 54 de l'armature 52. Les ailes 62 de l'âme 54 sont flexibles élastiquement. L'armature 52 comporte aussi des moyens de fixation à la chape 14. A cet effet, l'armature 52 comporte ici deux pattes 64 25 avant et arrière qui s'étendent transversalement dans une direction opposée à celle des ailes 62 respectivement depuis les bords avant et arrière 60 de l'âme 54. Les pattes 64 sont déformables élastiquement de manière à pincer la chape 14 de part et d'autre du fond 50 de la gorge 42 associée afin de bloquer 30 les déplacements axiaux de l'armature 52 par rapport à la chape 14. Chaque patte 64 porte un ergot de verrouillage 66 qui est destiné à être emboîté élastiquement dans une encoche 68 de 8 forme complémentaire de la chape 14 afin de bloquer les déplacements transversaux de l'armature 52. Chaque couche d'amortissement 46 d'une paire est portée par une aile associée 62 de l'armature 52. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, chaque aile 62 est agencée dans l'épaisseur de la couche d'amortissement 46 associée de manière qu'une première face externe 70 de la couche d'amortissement 46 soit directement en contact avec la face transversale 48 associée de la gorge 42 io d'une part et de manière qu'une deuxième face interne 72 soit directement en contact avec l'oreille 20 associée du patin de frein 16F, 16R associé d'autre part. Avantageusement, les couches d'amortissement 46 d'une même paire sont réalisées venues de matière de manière à former 15 une unique bande 74 de matériau élastomère dont les tronçons d'extrémité forment les couches d'amortissement 46. Un tronçon intermédiaire 76 de la bande 74 est destiné à être intercalé entre un bord d'extrémité transversale de l'oreille 20 et le fond 50 de la gorge 42 associée. 20 Comme représenté à la figure 3, l'âme 54 de l'armature 52 est agencée clans l'épaisseur de le tronçon intermédiaire 76 de manière qu'une première face externe 70 du tronçon intermédiaire 76 soit directement en contact avec le fond 50 de la gorge 42 et de manière qu'une deuxième face interne 72 du tronçon 25 intermédiaire 76 soit directement en contact avec l'oreille 20. Le tronçon intermédiaire 76 de la bande 74 est monté précontraint dans la gorge 42 associée de manière que la face externe 70 du tronçon intermédiaire 76 soit constamment en contact avec le fond radial 50 de la gorge 42. A cet effet, la 30 distance transversale entre les ergots de verrouillage 66 et la face externe 70 du tronçon intermédiaire 76, au repos, est inférieure à la distance transversale entre l'encoche 68 et le fond radial 50. Ainsi, lorsque l'armature 52 est fixée à la chape 14, le 9 tronçon intermédiaire 76 est légèrement comprimé élastiquement transversalement entre l'âme 54 de l'armature 52 et le fond 50 de la gorge 42. Par l'adverbe "légèrement", on comprend que la compression élastique du tronçon intermédiaire 76 est inférieure à son taux maximum de compression. En outre, les couches d'amortissement 46 d'extrémité sont montées précontraintes sur l'oreille 20 associée du patin de frein 16F, 16R de manière que la face interne 72 des couches d'amortissement 46 d'extrémité soit en contact permanent avec io les oreilles 20. A cet effet, les ailes 62 de l'armature 52 sont ici légèrement penchées l'une vers l'autre de manière que leurs extrémités libres soient plus rapprochées que leurs extrémités encastrées dans l'âme 54. Ainsi les ailes 62 forment un angle "a" avec la direction transversale. 15 Ainsi, lorsque l'oreille 20 est insérée entre les deux ailes 62, les ailes 62 pincent élastiquement l'oreille 20 de manière que les couches d'amortissement 46 d'extrémité soient comprimées élastiquement entre l'aile 62 et l'oreille 20. Avantageusement, la surface de contact entre la face 20 interne 72 de la couche d'amortissement 46 d'extrémité est en contact avec la totalité de la face en vis-à-vis de l'oreille 20. Selon une variante non représentée de l'invention et par analogie avec la figure 2, les couches d'amortissement d'extrémité 46 sont montées précontraintes dans la gorge 42 de 25 manière que la face externe 70 des couches d'amortissement 46 soit en contact permanent avec les faces transversales 48 de la gorge 42. A cet effet, les ailes 62 de l'armature 52 sont ici légèrement écartées l'une de l'autre de manière que leurs extrémités libres soient plus éloignées que leurs extrémités 30 encastrées dans l'âme 54. Ainsi, lorsque l'armature 52 est insérée dans la gorge 42, les ailes 62 sont pincées élastiquement l'une vers l'autre de manière que les couches d'amortissement 46 soient comprimées élastiquement entre l'aile 62 et la face i0 transversale 48. Avantageusement, la surface de contact entre la face externe 70 de la couche d'amortissement 46 et la face transversale 48 est maximale. Avantageusement, le matériau élastomère constituant la bande 74 est résistant à l'usure provoquée par le coulissement répété de l'oreille 20. De plus le matériau élastomère est suffisant glissant pour permettre le coulissement avec une force de frottement négligeable de l'oreille 20 du patin de frein 16F, 16R dans la glissière 22. Le matériau élastomère est par exemple du io caoutchouc autolubrifié. L'armature 52 est réalisée en un matériau métallique déformable élastiquement tel que de l'acier à ressort. Lors du fonctionnement d'un tel frein à disque 10, le patin de frein 16F, 16R coulisse axialement dans la glissière 22 15 lorsqu'il est serré par l'étrier 24 contre le disque 12. La bande 74 est en effet suffisamment glissante pour permettre le coulissement du patin de frein 16F, 16R malgré sa légère compression. Lorsque le patin de frein 16F, 16R est plaqué contre le 20 disque tournant 12, le frottement avec le disque 12 applique une force d'une part tangentielle d'amont vers aval selon le sens de rotation du disque 12 et une force "F" d'autre part radiale dirigée de bas en haut. Ces forces entraînent une déformation de la couche d'amortissement 46 et du tronçon intermédiaire 76, en 25 compression élastique et en cisaillement élastique, d'au moins une des deux bandes 74. La force est de plus oscillante à une fréquence qui est fonction de la vitesse de rotation du disque 12. Ainsi, comme représenté à la figure 3, lorsque la force radiale "F" est dirigée vers le haut, la couche supérieure 46 est 30 écrasée élastiquement entre l'oreille 20 et la face transversale 48 de la gorge 42, tandis que la couche inférieure 46 est "décomprimée'" de manière à rester en contact permanent avec l'oreille 20. 2921136 Il Chaque oreille 20 du patin de frein 16F, 16R ne se déplace pas librement, mais toujours en contact avec les couches d'amortissement 46. Ainsi, les déplacements sont immédiatement amortis, et la fréquence propre de vibration radiale du patin de 5 frein 16F, 16R dans la gorge 42 est fortement diminuée. Les vibrations du patin de frein 16F, 16R sont ainsi rapidement amorties et le patin de frein 16F, 16R n'entre pas en résonance, évitant ainsi le bruit de crissement dû aux vibrations radiales du patin de frein 16F, 16R dans la glissière 22. io De plus, le tronçon intermédiaire 76 de la bande 74 amortit le choc tangentiel entre l'oreille aval 20 du patin de frein 16F, 16R et le fond 50 de la gorge 42. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 4, les faces interne 72 et externe 70 de 15 la bande 74 de matériau élastomère sont enserrées entre une première armature interne 52i et une deuxième armature externe 52e. Ainsi, la face interne 72 de la bande 74 est en contact avec l'oreille 20 associée par l'intermédiaire de la première armature interne 52i, et la face externe 70 de la bande 74 est en contact 20 avec la gorge 42 par l'intermédiaire de la deuxième armature externe 52e. Dans ce mode de réalisation, les pattes de fixation 64 de l'amortisseur 44 sont portées par l'armature interne 52i de manière que le tronçon intermédiaire 76 de la bande 74 soit 25 comprimé entre l'armature interne 52i et le fond 50 de la gorge 42 lorsque l'amortisseur 44 est fixé à la chape 14. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un amortisseur 44 plus résistant à l'usure causée par le coulissement répété de l'oreille 20. En effet, l'acier constituant l'armature interne 52i est 30 très résistant et il est de plus favorable au glissement de l'oreille 20 qui est généralement réalisée en acier. Le frein à disque 10 réalisé selon l'invention permet avantageusement de monter le patin de frein 16F, 16R sans jeu 12 libre dans la gorge 42 tout en permettant son coulissement. Ainsi, les vibrations auxquelles est soumis le patin de frein 16F, 16R sont rapidement absorbées par la couche d'amortissement 46 de matériau élastomère légèrement comprimé. De plus, le montage de la bande 74 est très simple à réaliser grâce à l'armature 52 qui lui confère une rigidité suffisante pour l'emboîtement dans la gorge 42 tout en étant suffisamment souple pour permettre de s'adapter aux tolérances de fabrication de la chape 14 et de l'oreille 20. lo L'invention propose donc un frein à disque comportant des glissières 22 équipées d'amortisseurs 44 qui sont simples à monter et qui permettent aux patins de frein 16F, 16R de coulisser axialement dans les glissières 22 avec un jeu radial sans produire de bruits de crissement. REVENDICATIONS 1. Frein à disque (10) pour un véhicule automobile qui comporte : - une chape (14) qui comporte au moins une glissière 5 axiale (22) ; - au moins un patin de frein (16F, 16R) qui comporte au moins une oreille (20) d'extrémité transversale qui est montée coulissante axialement dans la glissière axiale (22) de la chape (14) ; 10 caractérisé en ce que la glissière (22) comporte : - une gorge axiale (42) qui est délimitée par deux faces transversales (48) en vis-à-vis et un fond radial (50) ; et - un amortisseur (44) comportant une paire de couches (46) de matériau élastiquement compressible dont chacune est 15 intercalée de manière comprimée entre l'oreille (20) et une face transversale (46) associée de la gorge (42) pour amortir les chocs radiaux de l'oreille (20) du patin de frein (16F, 16R) contre les faces transversales (46) de la gorge (42) de la chape (14). 2. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, 20 caractérisé en ce que l'amortisseur (44) comporte une armature (52) métallique déformable élastiquement qui est susceptible d'épouser la forme de la gorge (42) et qui comporte deux ailes sensiblement transversales (62) dont chacune porte une des deux couches d'amortissement (46). 25 3. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque aile (62) de l'armature (52) est agencée dans l'épaisseur de la couche d'amortissement (46). 4. Frein à disque (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature (52i) est agencée sur une face (72) de la 30 couche d'amortissement (46). 5. Frein à disque (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une deuxième armature (52e) est agencée sur la deuxième face (70) de la couche d'amortissement (46) de 14 manière que la couche de matériau élastomère (46) soit enserrée entre les deux armatures (52e, 52i). 6. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les deux ailes (62) sont inclinées en opposition l'une à l'autre vers l'extérieur de manière à être montées précontraintes dans la gorge (42) de la chape (14). 7. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les deux ailes (62) sont inclinées l'une vers l'autre de manière à être montées précontraintes sur l'oreille (20) du patin de frein (16F, 16R). 8. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau élastomère est constitué de caoutchouc autolubrifié de manière à favoriser le coulissement axial du patin de frein (16F, 16R) par rapport à la chape (14). 9. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'armature (52) est réalisée en acier. 10. Frein à disque (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux couches d'amortissement (46) sont venues de matière l'une avec l'autre, et elles sont raccordées l'une à l'autre par un tronçon intermédiaire (76) qui est agencé contre le fond radial (50) de la gorge (42) de manière à amortir les chocs transversaux de l'oreille (20) contre la chape (14).