Brevet FR3013410A1 — publié le 20150522

"Frein à disque de véhicule automobile à couple de basculement réduit de l'étrier" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte à un frein à disque de véhicule automobile. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte plus particulièrement à un frein à disque de véhicule automobile comportant : - une chape qui comporte deux alésages d'axes étagés parallèles dont chacun comporte au moins un tronçon avant et un tronçon arrière ; - un étrier qui est monté coulissant axialement par rapport à la chape ; - un disque de frein qui s'étend dans un plan transversal orthogonal à l'axe de coulissement de l'étrier par rapport à la 20 chape et qui comporte deux pistes annulaires opposées de freinage ; - une paire de patins opposés de friction qui sont guidés en coulissement axial par rapport à l'étrier et/ou la chape et dont chacun comporte une garniture de friction qui coopère avec une 25 piste de freinage associée du disque de frein ; - deux colonnettes d'axes parallèles dont chacune comporte une extrémité axiale arrière de fixation fixée à l'étrier, et au moins un tronçon avant de guidage en coulissement axial de l'étrier par rapport à la chape qui est monté coulissant, avec jeu 30 radial, dans le tronçon avant d'un alésage étagé associé de la chape ; - deux capuchons tubulaires dont chacun est associé à une colonnette et comporte au moins un tronçon d'amortissement qui est délimité axialement par une extrémité avant et une extrémité arrière et qui est interposé radialement entre la colonnette associée et le tronçon arrière de l'alésage étagé. Cette conception, particulièrement répandue, présente de nombreux inconvénients. Dans un frein à disque conventionnel, un jeu radial existe entre chaque colonnette et l'alésage étagé qui la reçoit, et notamment entre la colonnette et le tronçon arrière de cet alésage. Par ailleurs, chaque patin de friction comporte une plaque support et une garniture de friction apte à coopérer par frottement avec une piste annulaire associée en vis à vis appartenant au disque. En utilisation, chaque garniture de friction s'use progressivement et son épaisseur axiale diminue progressivement. De ce fait, le centre de gravité de l'étrier se déplace axialement par rapport au disque au fur et à mesure de l'usure des garnitures de friction. Ce centre de gravité est considéré comme un centre instantané de rotation/basculement de l'étrier par rapport à la chape, lors de sollicitations vibratoires auxquelles le frein, et notamment l'étrier, est soumis lors du roulage du véhicule, et qui sont par exemple dues à l'état de la chaussée. Dans un frein à disque conventionnel, le centre de gravité de l'étrier n'est pas toujours situé axialement sensiblement au droit du tronçon arrière de l'alésage étagé dans lequel est monté le capuchon. Ainsi, le centre de gravité de l'étrier n'est pas non plus situé toujours axialement au droit du tronçon d'amortissement du capuchon qui est interposé radialement entre la colonnette et ce tronçon arrière de l'alésage étagé, et qui permet d'amortir le battement de la colonnette associée. Ainsi, généralement, la position du centre de gravité de l'étrier se déplace progressivement d'un côté jusqu'à l'autre côté du tronçon arrière de l'alésage au fur et à mesure de l'usure des garnitures de friction, voire jusqu'à être situé axialement « en dehors » de l'alésage. Dans des conditions déterminées de roulage, par exemple lorsque le véhicule circule sur une route dégradée telle qu'une route comportant des pavés, l'assemblage de l'étrier et de la chape est soumis à des sollicitations répétitives de type vibratoire qui peuvent avoir pour résultat d'induire un couple de rotation/basculement de l'étrier par rapport à la chape, centré autour du centre de gravité. Il en résulte des bruits parasites de fonctionnement, aussi connus sous le vocable anglais de "rattle", qui résultent des chocs 10 colonnettes-alésages, qui sont particulièrement pénalisant pour les utilisateurs du véhicule. Le risque d'apparition de ces bruits est d'autant plus élevé que la position du centre de gravité de l'étrier n'est pas située au droit du tronçon d'amortissement. Lorsque le centre de gravité de 15 l'étrier n'est pas situé au droit du tronçon d'amortissement, la majeure partie des efforts transmis par l'étrier à l'alésage étage ne sont ainsi pas amortis. Ce risque est d'autant plus important que le jeu radial entre colonnette et alésage est important. 20 BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention remédie à ces inconvénients en proposant une nouvelle conception de frein à disque de véhicule automobile du 25 type décrit précédemment. Dans ce but, l'invention propose un frein à disque du type décrit précédemment, caractérisé en ce que quel que soit l'état d'usure des garnitures de friction, le centre de gravité de l'étrier est situé axialement entre lesdites extrémités avant et arrière 30 desdits deux tronçons d'amortissement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - chaque tronçon d'amortissement s'étend axialement suivant toute la longueur du tronçon arrière de l'alésage associé de la chape, - le capuchon comporte au moins un tronçon d'étanchéité qui s'étend axialement à partir du tronçon d'amortissement et dont l'extrémité libre arrière est fixée à la colonnette associée. Dans un plan parallèle à un plan passant par les axes des 5 deux colonnettes, le jeu radial, de chaque tronçon avant de guidage dans le tronçon avant de l'alésage étagé associé est égal à une valeur moyenne commune. BREF RESUME DES FIGURES 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 15 - la figure 1 une vue de dessus, avec arrachements partiels, d'un étrier et d'une chape d'un frein à disque selon l'état de la technique ; - la figure 2 est une vue de côté, avec arrachement partiel, illustrant les possibilités de déplacement du centre de gravité de 20 l'étrier par rapport au manchon d'amortissement du frein à disque selon l'état de la technique ; - la figure 3 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, représentant un étrier et une chape d'un frein à disque selon l'invention ; 25 - la figure 4 est une vue de côté, avec arrachement partiel, illustrant les possibilités de déplacement du centre de gravité de l'étrier par rapport au manchon d'amortissement du frein à disque selon l'invention. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la description et les revendications qui suivent, on utilisera à titre non limitatif les expressions telles que orientations "axiale", "transversale" en référence au dièdre (L, T) représenté aux figures et aux définitions données dans la description. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté aux figures 1 et 2 un étrier 10 et une chape 12 d'un frein à disque (non représenté) de véhicule automobile réalisé conformément à l'état de la technique. De manière connue, la chape 12 comporte deux alésages 10 étagés 29, 31 parallèles dont chacun comporte au moins un tronçon avant 28, 30 et un tronçon arrière 46, 48 de plus grand diamètre. L'étrier 10 est monté coulissant par rapport à la chape 12. Le frein à disque comporte deux colonnettes sensiblement 15 parallèles 16, 18 d'axes "A", "B" parallèles dont une extrémité 20, 22 axiale arrière de fixation est fixée à l'étrier 10, et dont un tronçon 24, 26 avant de guidage est montée coulissant, avec jeu radial, dans le tronçon avant 28, 30 de l'alésage étagé 29, 31 associé de la chape 12. 20 Ce jeu radial est égal à une valeur moyenne commune. Par tronçon avant 28, 30 de l'alésage étagé 29, 31 et tronçon 24, 26 de guidage des colonnettes 16, 18, on entend les tronçons 28, 30 de l'alésage 29, 31 et tronçons 24, 26 de guidage des colonnettes 16, 18 opposés axialement aux extrémités 20, 22 25 axiales arrière de fixation des colonnettes 16, 18, c'est-à-dire les tronçons 28, 30 de l'alésage étagé 29, 31, situés à la droite des figures 2 et 4. De même, par tronçons arrière 46, 48 de l'alésage étagé 29, 31, on entend le tronçon 46, 48 de l'alésage étagé 29, 31 30 situés du côté des extrémités 20, 22 axiales arrière de fixation des colonnettes 16, 18, c'est à dire les tronçons 46, 48 de l'alésage étagé 29, 31 situés à la gauche des figures 2 et 4. Le frein à disque 10 comporte deux capuchons tubulaires 32, 34 dont chacun est associé à une colonnette 16, 18 et comporte au moins un tronçon tubulaire 42, 44 d'amortissement qui est délimité axialement par une extrémité avant 43, 45 et une extrémité arrière 47, 49. Chaque tronçon d'amortissement 42, 44 est interposé radialement entre la colonnette 16, 18 associée et le tronçon arrière 46, 48 de l'alésage étagé 29, 31. De manière non limitative de l'invention, chaque capuchon 32, 34 est aussi un capuchon d'étanchéité et il comporte par exemple un tronçon 50, 52 d'étanchéité qui prolonge axialement vers l'arrière le tronçon d'amortissement 42, 44, et qui comporte une extrémité 36, 38 libre arrière qui est emboîtée sur une collerette de la colonnette 16, 18 associée agencée à proximité de l'extrémité 20, 22 axiale arrière de fixation de la colonnette. Cette conception permet d'éviter la pénétration de poussière et d'humidité à l'intérieur des alésages étagés 29, 31. Par ailleurs, le frein comporte un disque de frein (non représenté) qui s'étend dans un plan transversal orthogonal aux axes "A", "B" de coulissement de l'étrier 10 par rapport à la chape 12, et qui comporte deux pistes annulaires opposées de freinage. Le disque de frein est monté tournant autour de son axe par rapport à la chape 12 et à l'étrier et il peut être freiné, de manière connue, en réponse au mouvement d'un piston axial 54 de freinage porté par l'étrier 10. Chaque patin de friction comporte une plaque support et une garniture de friction apte à coopérer par frottement avec une piste annulaire associée en vis-à-vis appartenant au disque. En utilisation, chaque garniture de friction s'use progressivement et son épaisseur axiale diminue progressivement. De ce fait, comme représenté sur les figures 3 et 5, un centre de gravité G de l'étrier 10 se déplace par rapport au disque et à la chape 12, au fur et à mesure de l'usure des garnitures de friction. Le centre de gravité "G" de l'étrier est considéré comme un centre instantané de rotation/basculement de l'étrier 10 par rapport à la chape 12. Dans le frein à disque selon l'état de la technique représenté à la figure 2, durant toute l'usure de la garniture de friction du patin de frein, le centre "G" de gravité de l'étrier 10 n'est pas toujours situé axialement sensiblement au droit du tronçon arrière 46, 48 de l'alésage étagé 29, 31. Cette configuration a été représentée à la figure 2 qui 10 représente les deux positions axiales extrêmes du centre de gravité correspondant à des garnitures de friction neuves (g) et des garnitures usées (G) respectivement. La position du centre de gravité "G" de l'étrier se déplace d'un côté à l'autre du tronçon arrière 46, 48 de l'alésage 29, 31 et 15 le centre de gravité "G" ne demeure qu'une partie de la durée de vie des patins au droit du tronçon arrière 46, 48 de l'alésage 29, 31. Dans des conditions déterminées de roulage, par exemple lorsque le véhicule circule sur une route dégradée telle qu'une 20 route comportant des pavés, l'assemblage de l'étrier 10 et de la chape 12 est soumis à des sollicitations répétitives de type vibratoire qui peuvent avoir pour résultat d'induire un couple de rotation/basculement de l'étrier 10 par rapport à la chape 12 représenté par la flèche de la figure 2. Ce phénomène est 25 particulièrement sensible en fin d'usure des garnitures de friction. Les bruits parasites mentionnés précédemment résultent des chocs alésages-colonnettes. Comme l'illustre la figure 4, l'invention propose un frein à disque du type décrit précédemment, dans lequel quel que soit 30 l'état d'usure des garnitures de friction, le centre de gravité "G" de l'étrier 10 est situé axialement entre lesdites extrémités avant 43, 45 et arrière 47, 49 des deux tronçons d'amortissement 46, 48. Sur la figure 4, on a représenté les positions axiales extrêmes (g) et (G) du centre du centre de gravité de l'étrier au droit des extrémités avant 43 et arrière 47 du tronçon 42 d'amortissement du capuchon 32. La position du centre de gravité se déplace entre ces deux positions au fur et à mesure de l'usure des garnitures de friction. Les tronçons 46, 48 d'amortissement sont dimensionnés axialement et sont positionnés axialement pour garantir globalement que le centre de gravité de l'étrier 10 soit toujours situé axialement entre lesdites extrémités avant 43, 45 et arrière 47, 49 des deux tronçons d'amortissement 42, 44. Dans cette configuration, lorsque l'étrier est soumis à un couple de rotation basculement autour du point d'application des efforts de freinage, les efforts résultants transmis par l'étrier 10 à la chape 12 par l'intermédiaire des colonnettes 16, 18 sont minimisés car ils sont toujours amortis par les tronçons 46, 48 d'amortissement des capuchons 32, 34. L'invention permet de proposer un guidage amélioré d'un étrier 10 rapport à une chape 12 de frein à disque et qui est plus exempt de bruits parasites de fonctionnement. La configuration évoquée précédemment, selon laquelle le jeu radial de chaque colonnette est sensiblement égal à une valeur moyenne commune, permet de répartir les sollicitations sur les deux capuchons, et notamment sur leurs portions d'amortissement, en "symétrisant" ainsi les sollicitations et les phénomènes d'usure associés. L'invention n'est pas limitée à la conception de principe qui vient d'être décrite. Selon une "inversion mécanique" classique dans le domaine, les colonnettes peuvent être fixées à l'étrier et les alésages associés peuvent être formés dans la chape. REVENDICATIONS1. Frein à disque de véhicule automobile comportant : - une chape (12) qui comporte deux alésages étagés (29, 31) d'axes (A, B) parallèles dont chacun comporte au moins un tronçon avant (28, 30) et un tronçon (46, 48) arrière ; - un étrier (10) qui est monté coulissant axialement par rapport à la chape (12) ; - un disque de frein qui s'étend dans un plan transversal orthogonal à l'axe de coulissement de l'étrier par rapport à la 10 chape et qui comporte deux pistes annulaires opposées de freinage ; - une paire de patins opposés de friction qui sont guidés en coulissement axial par rapport à l'étrier (10) et/ou la chape (12) et dont chacun comporte une garniture de friction qui coopère avec 15 une piste de freinage associée du disque de frein ; - deux colonnettes (16, 18) d'axes (A, B) parallèles dont chacune comporte une extrémité axiale arrière (20, 22) de fixation fixée à l'étrier (10), et au moins un tronçon avant (24, 26) de guidage en coulissement axial de l'étrier (10) par rapport à la 20 chape (12) qui est monté coulissant, avec jeu radial, dans le tronçon avant (28, 30) d'un alésage étagé (29, 31) associé de la chape (12) ; - deux capuchons (32, 34) tubulaires dont chacun est associé à une colonnette (16, 18) et comporte au moins un 25 tronçon (42, 44) d'amortissement qui est délimité axialement par une extrémité avant (43, 45) et une extrémité arrière (47, 49) et qui est interposé radialement entre la colonnette (16, 18) associée et le tronçon arrière (46, 48) de l'alésage étagé (29, 31), caractérisé en ce que, quel que soit l'état d'usure des garnitures 30 de friction, le centre de gravité (g, G) de l'étrier (10) est situé axialement entre lesdites extrémités avant (43, 45) et arrière (45, 49) desdits deux tronçons (42, 44) d'amortissement. 2. Frein à disque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque tronçon (42, 44) d'amortissement s'étend axialement suivant toute la longueur du tronçon arrière (46, 48) de l'alésage associé (29, 31) de la chape (12). 3. Frein à disque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capuchon (32, 34) comporte au moins un tronçon d'étanchéité (50, 52) qui s'étend axialement à partir du tronçon d'amortissement (42, 44) et dont l'extrémité libre arrière (36, 38) est fixée à la colonnette (16, 18) associée. 4. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un plan parallèle à un plan passant par les axes (A, B) des deux colonnettes (16, 18), le jeu radial de chaque dit tronçon avant (24, 26) de guidage dans ledit tronçon avant (28, 30) de l'alésage étagé (29, 31) associé, est égal à une valeur moyenne commune.