Brevet FR2937391A1 — publié le 20100423

Dispositif de freinage à commande hydraulique comportant une capsule amovible de refroidissement par changement d'état La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage à commande hydraulique, en particulier pour véhicule automobile, comportant un organe de freinage apte à venir en contact de friction avec un élément rotatif de freinage, au moyen d'un actionneur présentant une cavité interne, ledit actionneur étant commandé par un fluide hydraulique sous pression et refroidi par des moyens de refroidissement à changement d'état positionnés dans ladite cavité interne. Un tel montage se retrouve dans le document FR-A-2495253 présentant un dispositif de freinage d'un véhicule, composé d'un disque de frein, de deux garnitures de friction positionnées de part et d'autre de ce disque de frein et d'un étrier chapeautant le disque de frein et les plaquettes de frein. L'étrier de 1s frein comporte un actionneur, généralement un piston monté coulissant dans un alésage cylindrique, formant une chambre de commande remplie de liquide hydraulique de freinage. Cet actionneur est commandé par la variation de pression du liquide hydraulique de freinage, agissant directement sur les garnitures de friction venant ralentir la rotation du disque de frein relié à la roue 20 du véhicule. Le piston, qui comporte lui-même un alésage interne, séparé de la chambre de commande par la tête de piston, renferme une matière présentant un changement d'état aux alentour des 150°C. Sous l'action de friction des garnitures de friction contre le disque de frein, l'ensemble chauffe et, par contact, transmet cette chaleur au piston et à la matière présente dans 25 l'alésage interne du piston. La chaleur ainsi transmise, fait monter la température de la matière présente dans l'alésage interne du piston à la température de changement d'état, faisant passer la matière de l'état solide à l'état liquide. La température de la matière présente dans l'alésage interne du piston ne peut excéder sa température de changement d'état qui est de 150°C. 30 Ce changement d'état absorbant une partie de la chaleur produite lors du freinage, limite la montée en température du piston et ainsi limite la montée en température du liquide hydraulique de freinage en contact avec la tête de piston. Un tel montage présente l'inconvénient d'utiliser des métaux lourds, nécessaires pour atteindre un point de fusion proche de 150°C, tels que le plomb, l'étain ou le bismuth. L'utilisation de ces matériaux pose un problème de recyclage. La présente invention a notamment pour but d'éviter les inconvénients de la technique antérieure et de permettre le refroidissement d'un étrier de frein par un dispositif à changement d'état, ne présentant pas les problèmes posés par l'utilisation de métaux lourds tels que présentés dans la technique antérieure. Io A cet effet, l'invention à pour objet un dispositif de freinage à commande hydraulique, en particulier pour véhicule automobile, comportant un organe de freinage apte à venir en contact de friction avec un élément rotatif de freinage, au moyen d'un actionneur présentant une cavité interne, ledit actionneur étant commandé par un fluide hydraulique sous pression et refroidi par des moyens is de refroidissement à changement d'état positionnés dans ladite cavité interne. La cavité interne de l'actionneur comporte une capsule amovible, hermétiquement close, contenant un fluide présentant un changement d'état à une température prédéterminée et absorbant lors de son changement d'état des calories résultant du freinage, ladite capsule amovible étant adaptée pour 20 refroidir ledit actionneur en cas d'échauffement de ce dernier. Cet actionneur présente sur une première paroi en contact avec l'organe de freinage une ouverture permettant le positionnement de manière amovible de ladite capsule amovible dans ladite cavité interne dudit actionneur. Cet actionneur présente une seconde paroi dont la surface externe est en 25 contact avec le fluide hydraulique de commande. Cette seconde paroi, positionnée sur la paroi opposée de ladite première paroi, délimite ladite cavité interne par une surface interne. La capsule amovible logée dans la cavité interne étant positionnée en contact avec la surface interne de ladite seconde paroi. 30 Selon un premier mode de réalisation la capsule amovible est formée en deux parties reliées entre elles par sertissage ou par soudage. Une variante consiste à réaliser la capsule amovible avec partie centrale tubulaire, fermée à chacune de ces deux extrémités axiales par deux pastilles circulaires, lesdites pastilles étant reliées à ladite partie centrale tubulaire par sertissage ou par soudage. L'assemblage par sertissage permet de fabriquer des capsules amovibles en aluminium, présentant une bonne résistance à la pression, alors que l'assemblage par soudage est utilisé pour des capsules amovibles en acier qui devront alors être recouvertes d'un film intérieurement protecteur antirouille. La seconde paroi de l'actionneur peut être de forme convexe, dont la convexité est orientée vers ladite cavité interne et telle qu'une première face de la capsule amovible, en contact avec ladite surface interne de ladite seconde Io paroi, peut présenter une forme concave adaptée à ladite surface interne de ladite seconde paroi permettant le contact sur au moins la moitié de ladite surface interne de ladite seconde paroi. La seconde face de la capsule amovible, positionnée du côté de l'ouverture de ladite première paroi en contact avec l'organe de freinage, peut is aussi présenter, au moins dans sa partie centrale, une forme concave. Dans un second mode de réalisation la capsule amovible est formée d'une poche réalisée dans un matériau souple extensible. La cavité interne dudit actionneur présente une surface latérale cylindrique. Ladite cavité interne reçoit la capsule amovible en étant maintenue 20 en contact contre la surface interne de la seconde paroi de l'actionneur par un élément formant ressort positionné en flexion le long de la paroi latérale cylindrique de ladite cavité interne dudit actionneur. Cet élément formant ressort, peut être une membrane positionnée dans une gorge circulaire, cette gorge circulaire étant positionnée sur la paroi latérale 25 cylindrique de ladite cavité interne dudit actionneur, à proximité de ladite ouverture. Cette membrane ne ferme pas de façon hermétique la cavité interne dudit actionneur recevant la capsule amovible, permettant à l'air présente dans la cavité interne de pouvoir s'échapper en cas de changement de volume de la capsule amovible lors du changement d'état du fluide présent dans cette 30 capsule amovible. L'invention concerne un véhicule automobile comportant un tel dispositif de freinage à commande hydraulique L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en 5 référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : - la figure 1, représente une vue en coupe partielle d'un dispositif de freinage suivant un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2 à 6, représentent des vues de détails en coupe du piston creux représenté à la figure 1 comportant plusieurs variantes d'une capsule amovible io suivant un premier mode de réalisation ; et - Les figures 7 et 8, représentent des vues de détails en coupe du piston creux représenté à la figure 2, comportant une capsule amovible suivant un second mode de réalisation de l'invention. is La figure 1 est une vue en coupe partielle d'un dispositif de freinage 1 suivant un premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de freinage 1 est constitué d'un étrier de frein 2 dans lequel est ménagée une chambre cylindrique 3. Un Actionneur, généralement un piston creux 4, est monté à coulissement dans la chambre cylindrique 3. Le piston creux 4 est composé 20 d'une tête de piston 41 prolongée en périphérie par une jupe 42 latérale délimitant un volume interne 43 ouvert. Sur l'extrémité libre de la jupe 42 du piston creux 4 est fixée, au moyen d'un support de fixation 61, une surface de friction 62. Cet ensemble constitué du support de fixation 61 et de la surface de fiction 62 constitue une première plaquette de frein 6. Une seconde surface de 25 friction 82, en regard avec la première surface de friction 62 de la première plaquette 6, est fixée par l'intermédiaire d'un support de fixation 81 à l'étrier de frein 2. Cet ensemble constitué du support de fixation 81 et de la surface de fiction 82 constitue une seconde plaquette de frein 8. Un disque de frein 7 est positionné entre ces deux surfaces de frictions. Le coulissement du piston 30 creux 4 le long de la chambre cylindrique 3 de l'étrier de frein 2 amène la première plaquette 6 en appui contre le disque 7, créant une translation de l'étrier de frein 2 dans la direction opposée à ce coulissement, mettant en contact le disque 7 avec la seconde plaquette 8 fixée sur ce même étrier de frein 2. Le coulissement du piston creux 4 le long de la chambre cylindrique 3 est commandé par la mise sous pression d'un fluide de commande présent dans une chambre de commande 31. Cette chambre de commande 31 est définie par le volume laissé libre entre le fond de la chambre cylindrique 3 et la tête de piston 41 du piston creux 4. Un conduit 5 relie cette chambre de commande 31 au circuit hydraulique de freinage du véhicule. Dans l'espacement libre du piston creux 4 est positionnée une capsule amovible 9 io partiellement rempli d'un liquide 91. La capsule amovible 9 présente une forme cylindrique, fermée à chacune de ces deux extrémités par une première paroi 92, venant en contact avec la surface interne 44 de la tête de piston 41 et une seconde paroi 93. Pour maintenir cette capsule amovible 9 en position, un élément formant ressort, tel qu'une membrane 46, ferme l'extrémité libre de la is jupe 42 du piston creux 4 en faisant appui contre la capsule amovible 9. Cette membrane 46 est montée en flexion dans une gorge circulaire 47 positionnée sur la surface latérale interne de la jupe 42 du piston creux 4, à proximité de son bord libre. Le bord libre du piston creux 4 sert d'appui à la première plaquette 6. La capsule amovible 9 présente, sur une paroi latérale 94, un profil 20 légèrement bombé, permettant à la capsule amovible 9 une fois positionnée dans le piston creux 4, en exerçant une pression sur la paroi interne de la jupe du piston 41, de faciliter les échanges thermiques, par conduction, avec la surface interne 43 du piston creux 4. Pour améliorer encore cet échange thermique, de la pâte thermique peut être interposée entre la capsule amovible 25 9 et la surface interne 43 du piston creux 4. Cette capsule amovible 9, doit pouvoir résister à des pressions internes importantes comme expliqué ultérieurement. Les figures 2 à 6 représentent des vues en coupe du piston creux 4, dans lesquelles sont représentées plusieurs variantes du premier mode de 30 réalisation de la capsule amovible 9. Les figures 2 et 3 représentent une première variante de la capsule amovible 9. Cette première variante, réalisée en aluminium ou dans un alliage d'acier présentant un traitement interne antirouille, utilise une capsule amovible 9 dont la paroi latérale 94 et la seconde paroi 93, en contact avec la surface interne 44 de la tête de piston 41, sont formés d'une seule partie 99, généralement par emboutissage. La première paroi 92, réalisée sous la forme d'une pastille circulaire, ferme la capsule amovible 9 par sertissage. Une telle capsule présente une bonne résistance à la pression et présente aussi l'avantage de pouvoir être soit réalisé en aluminium, soit à partir d'une fine feuille d'acier, présentant un traitement interne de protection antirouille. Une forme convexe peut être donnée à la paroi 92 et à la paroi 93 de la partie 99, io permettant d'augmenter la résistance de la capsule amovible 9 à la pression. La surface interne 44 de la tête de piston 41, doit présenter le même profil de surface que la paroi 93 de la partie 99, permettant d'optimiser les échanges thermiques le long de la surface de contact. La figure 4 représente une vue en coupe du piston creux 4 dans lequel is est représentée une seconde variante du premier mode de réalisation de la capsule amovible 9. Dans cette seconde variant, la capsule amovible 9 se présente sous la forme d'un tube cylindrique 95 fermé par sertissage à chacune de ces deux extrémités par deux parois 92 et 93 réalisées sous la forme de deux pastilles cylindriques. L'assemblage par sertissage crée une 20 excroissance circulaire sur la périphérie de la surface externe des pastilles cylindrique formant la première paroi 92 et la seconde paroi 93 de la capsule amovible 9. Pour que l'échange thermique puisse se faire correctement entre la surface interne 44 de la tête de piston 41 et la surface externe de la pastille cylindrique formant la seconde paroi 92 de la capsule amovible 9, il faut que 25 leurs surfaces respectives soient en contact. La surface interne 44 de la tête de piston 41 doit donc présenter un évidement circulaire 45, permettant le passage de l'excroissance circulaire présente en périphérie de la seconde paroi 92. Un tel évidement circulaire 45 impose d'adapter spécialement la surface interne du piston creux 4 à ce type de capsule amovible 9. 30 La figure 5 représente une vue en coupe du piston 4 dans laquelle est représentée une troisième variante du premier mode de réalisation de la capsule amovible 9. Dans cette troisième variante, la capsule amovible 9 est réalisée à partir d'un tube cylindrique 95 en métal, généralement de l'acier comportant sur sa surface interne un traitement anticorrosion, fermé à chacune de ses extrémités par des capuchons 96 encapsulés et soudés. De même que pour le premier mode de réalisation, les capuchons 96 peuvent présenter une forme concave permettant de mieux résister à la pression. La figure 6 représente une vue en coupe du piston 4 dans laquelle est positionnée une quatrième variante du premier mode de réalisation de la capsule amovible 9. Dans cette quatrième variante, la capsule amovible 9 est réalisée par emmanchement et par soudage de deux demi-capsules 97 en Io métal embouti, généralement de l'acier comportant sur sa surface interne un traitement anticorrosion. De même que précédemment, les deux demi-capsules 97 peuvent présenter à chacune de leurs extrémités une surface concave permettant de mieux résister à la pression. Les figures 7 et 8 représentent une vue en coupe du piston 4 selon un is second mode de réalisation. Dans se second mode de réalisation, une capsule amovible souple 12, qui est partiellement remplie d'un liquide 91, présente une enveloppe extérieure souple 98. L'enveloppe extérieure souple 98 de la capsule amovible souple 12 peut être réalisée dans un matériau silicone prévu pour les hautes températures. Pour maintenir cette capsule amovible souple 12 20 en position, une cloison 46 ferme l'extrémité libre de la jupe 42 du piston creux 4. Cette cloison 46 est montée en flexion dans une gorge circulaire 47 positionnée sur la surface interne de la chambre interne 43 du piston creux 4, à proximité du bord libre de la jupe 42 du piston creux 4. Comme la capsule amovible souple 12 n'occupe pas tout le volume disponible, la cloison amovible 25 46 doit rester perméable, permettant à l'air présent dans l'espacement libre de la chambre interne 43 du piston creux 4, de pouvoir s'évacuer. Ainsi lorsque, sous l'action de la chaleur due au freinage, le liquide 91 présent dans la capsule amovible 9 se vaporise, il entraine une augmentation du volume externe de la capsule amovible 9 souple, finissant par occuper l'intégralité du 30 volume disponible. Ce type de capsule amovible 9 souple est surtout intéressant pour effectuer des tests d'efficacité permettant de trouver la bonne quantité de liquide 91 qui doit être présente dans une capsule amovible 9 telle que présentée dans le premier mode de réalisation. Par contre, une telle capsule amovible souple 12 présente une moins bonne conduction thermique vis-à-vis de la surface interne 43 du piston creux 4. Pour qu'une capsule amovible telle que décrite précédemment puisse absorber une partie de la chaleur produite lors d'un freinage, il faut que le liquide 91 présente une température d'ébullition, sur une plage de pressions suffisantes, inférieure à la température d'ébullition du liquide hydraulique de freinage. Si lors d'un freinage appuyé la température du piston creux 4 monte au-delà du point d'ébullition du liquide 91, ce liquide 91 change d'état en se Io vaporisant, absorbant lors de ce changement d'état une partie de l'énergie calorifique et donc de la chaleur produite lors de ce freinage. La pression présente dans la capsule amovible 9 ou dans la capsule amovible souple 12, une fois que celle-ci aura rempli tout le volume disponible dans la chambre interne 43 du piston creux 4, va progressivement augmenter entrainant une is augmentation de la température d'ébullition. Lorsque la température d'ébullition du liquide 91 présent dans le cylindre creux 4 dépasse la température du piston creux 4, le liquide 91 ne se vaporise plus, stabilisant la pression dans la capsule amovible 9 ou dans la capsule amovible souplel 2. Une des possibilités est de prendre comme liquide 91 de l'eau qui présente une température 20 d'ébullition à la pression atmosphérique de 100°c et une température d'ébullition de 150°c à la pression de 5 bars. La capsule amovible 9, ainsi que le cylindre creux 4, doivent donc être prévue pour résister à une pression d'au moins 5 bars. REVENDICATIONS1. Dispositif de freinage à commande hydraulique, en particulier pour véhicule automobile, comportant un organe de freinage (6) apte à venir en contact de friction avec un élément rotatif de freinage (7), au moyen d'un actionneur (4) présentant une cavité interne (43), ledit actionneur (4) étant commandé par un fluide hydraulique sous pression et refroidi par des moyens de refroidissement à changement d'état positionnés dans ladite cavité interne Io (43), caractérisé en ce que la cavité interne (42) de l'actionneur comporte une capsule amovible (9 ; 12), hermétiquement close, contenant un fluide (91) présentant un changement d'état à une température prédéterminée et absorbant lors de son changement d'état des calories résultant du freinage, ladite capsule amovible étant adaptée pour refroidir ledit actionneur en cas is d'échauffement de ce dernier. 2. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (4) présente, sur une première paroi en contact avec l'organe de freinage (6), une ouverture permettant le positionnement de manière amovible de ladite capsule amovible 20 (9 ; 12) dans ladite cavité interne (43) dudit actionneur (4). 3. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur (4) présente une seconde paroi (41) dont la surface externe est en contact avec le fluide hydraulique de commande, ladite seconde (41) paroi étant positionné sur la paroi opposée de 25 ladite première paroi, délimitant ladite cavité interne (43) par une surface interne (44), ladite capsule amovible (9 ; 12) logée dans ladite cavité interne (43) étant positionnée en contact avec ladite surface interne (44) de ladite seconde paroi (41). 4. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la 30 revendication 3, caractérisé en ce que la capsule amovible (9) est formée en deux parties (92, 99 ; 97) reliées entre elles par sertissage ou par soudage. 2937391 l0 5. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la capsule amovible (9) est formée d'une partie centrale tubulaire (95), fermée à chacune de ses deux extrémités axiales par deux pastilles (92, 93) circulaires, lesdites pastilles (92, 93) étant reliées à 5 ladite partie centrale tubulaire (95) par sertissage ou par soudage. 6. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite seconde paroi (41) de l'actionneur (4) est de forme convexe, dont la convexité est orientée vers ladite cavité interne (43) et telle qu'une première face de la capsule amovible (9), en io contact avec ladite surface interne (44) de ladite seconde paroi (41), présente une forme concave adaptée à ladite surface interne (44) de ladite seconde paroi (41) permettant le contact sur au moins la moitié de ladite surface interne (44) de ladite seconde paroi (41). 7. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant les is revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'une seconde face de la capsule amovible (9), positionné du côté de l'ouverture de ladite première paroi en contact avec l'organe de freinage (6), présente, au moins dans sa partie centrale, une forme concave. 8. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la 20 revendication 3, caractérisé en ce que la capsule amovible (12) est formée d'une poche formée d'un matériau souple extensible. 9. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la cavité interne (43) dudit actionneur (4) présente une surface latérale cylindrique , ladite cavité 25 interne (43) recevant la capsule amovible (9 ; 12), et ladite capsule amovible (9 ; 12) étant maintenue en contact contre la surface interne (44) de la seconde paroi (41) de l'actionneur (4) par un élément formant ressort positionné en flexion le long de la paroi latérale cylindrique de ladite cavité interne (43) dudit actionneur (4). 30 10. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément formant ressort, est unemembrane (46) positionnée dans une gorge circulaire (47), ladite gorge circulaire (47) étant positionnée sur la paroi latérale cylindrique de ladite cavité interne (43) dudit actionneur (4), à proximité de l'ouverture de ledit actionneur. 11. Dispositif de freinage à commande hydraulique suivant la 5 revendication 10, caractérisé en ce que la membrane (46) ne ferme pas de façon hermétiquement clos la cavité interne (43) dudit actionneur (4). 12. Véhicule automobile comportant un dispositif de freinage à commande hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes. io 13. Capsule amovible comportant un fluide (91) présentant un changement d'état à une température prédéterminée et absorbant lors de son changement d'état des calories résultant du freinage, ladite capsule amovible (9 ; 12) étant conformée pour pouvoir être logée dans la cavité intérieure (43) d'un actionneur (4) pour dispositif de freinage selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 11.