Brevet FR3072437A1 — publié le 20190419

ETRIER DE FREIN COMPRENANT DES MOYENS DE RESTRICTION EN TRANSLATION DE PLAQUETTE POUR COMPENSER L'USURE DE GARNITURE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à un étrier de frein à disque qui porte des plaquettes de friction de part et d'autre d'un disque de freinage et un actionneur pour presser ces plaquettes contre ce disque. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un tel étrier de frein, repéré par 1 sur la figure 1, équipe un disque de freinage en comportant une chape 2 qui porte des plaquettes 3 et 4 de part et d'autre du disque, et un actionneur pour les presser contre ce disque. On définit une direction axiale AX correspondant à l'axe de rotation du disque, une direction radiale AZ d'orientation radiale par rapport à la direction AX et coïncidant avec la position de l'étrier, et une direction tangentielle AY d'orientation tangente par rapport au disque. La chape 2 comprend un premier bras 6 et un second bras non visible disposés symétriquement de part et d'autre du disque en étant reliés l'un à l'autre à leurs extrémités par un premier pontet 7 et un second pontet non visible dans lesquels des rainures sont formées. Le premier pontet 7 comprend des rainures 8 et 9 s'étendant parallèlement à l'axe AX, en étant formées symétriquement de part et d'autre du disque. De la même manière le second pontet comporte des rainures formées symétriquement de part et d'autre du disque, en vis-à-vis respectivement des rainures 8 et 9. La rainure 8 comporte une face inférieure et supérieure 11 et 12 orthogonales à la direction radiale AZ, la face supérieure 12 étant plus éloignée de l'axe de rotation du disque que la face inférieure 11, et une face de fond 13 orthogonale à la direction AY. Il en va de même des autres rainures. 2 La plaquette 3 inclut un support 14 qui s'étend selon la direction tangentielle, et sur lequel est fixée une garniture de friction. De part et d'autre du support de plaquette 14 sont formées deux excroissances 16 et 17 appelées oreilles qui coulissent respectivement dans la rainure 8 et 5 dans une autre rainure non visible en vis-à-vis de cette rainure 8, pour guider en translation axiale la plaquette 3. De même, la plaquette 4 comporte un support 18 qui porte une garniture et qui comprend des oreilles dont l'une coulisse dans la rainure 9 et l'autre dans une rainure non visible en vis-à-vis de cette rainure 9. La chape 2 est équipée d'un organe de guidage axial et de retour 10 élastique 19 comprenant un corps 21 emboîté dans la rainure 8. Ce corps 21 inclut une portion supérieure, une portion inférieure et une portion intermédiaire qui épousent respectivement les faces inférieure, supérieure et de fond 11, 12 et 13 de la rainure 8. Le corps 21 est fabriqué en tôle d'acier à ressort, présentant une surface de contact plus glissante que les faces de rainure issues de fonderie, pour limiter le frottement. 15 L'organe de guidage axial et de retour élastique 19 comprend également un élément de ressort 22 rattaché au corps d'organe 21 et qui vient en contact avec le support 14 pour amortir le déplacement tangentiel induit par les efforts de friction. Complémentairement, l'organe de guidage axial et de retour élastique 19 coopère avec un ressort de maintien 23, également appelé « ressort escargot », qui 20 enserre l'oreille 16 et prend appui sur la portion inférieure du corps 21 pour plaquer une face supérieure 24 de l'oreille, orthogonale à la direction radiale, contre la portion supérieure du corps 21. De même, les autres rainures reçoivent un corps d'organe comprenant un élément de ressort et les autres oreilles sont équipées d'un ressort escargot. 25 Néanmoins, les plaquettes sont libres en translation axiale quand le frein est relâché, et peuvent ainsi vibrer significativement dans cette situation. Cette mobilité axiale tend en outre à s'accroître au cours de la vie du frein du fait de l'usure de la garniture qui réduit son épaisseur. 3 L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un système de blocage axial qui restreint la mobilité d'une plaquette dans un intervalle de distance proche du disque de freinage en assurant une compensation d'usure. EXPOSE DE L'INVENTION 5 A cet effet, l'invention a pour objet un étrier de frein comportant une chape destinée à chevaucher un disque de freinage et au moins une plaquette de frein qui équipe cette chape, la plaquette comprenant deux extrémités pourvues chacune d'une oreille montée dans une rainure correspondante de la chape, caractérisé en ce que l'étrier de frein comprend un système de compensation d'usure de la plaquette 10 incluant pour chaque oreille de plaquette et chaque rainure correspondante de la chape : - une piste de coulissement portée par la chape et qui comprend une surface crantée dépassant à l'intérieur de la rainure ; - un ressort anti-retour porté par l'oreille et incluant une portion en appui sur la piste de coulissement, cette portion comportant une surface crantée. 15 Avec cette solution, lorsqu'une plaquette est au contact du disque et que l'actionneur est relâché, elle s'écarte du disque, mais durant ce déplacement les dents du ressort anti-retour qu'elle porte se bloquent sur les dents du corps d'organe du dispositif de guidage axial et de retour élastique, ce qui a pour effet de bloquer en translation la plaquette. L'écart axial entre cette plaquette et le disque de frein reste donc 20 inférieur au pas d'espacement des dents de la piste de coulissement. L'invention concerne également un étrier de frein ainsi défini, dans lequel un corps d'organe de guidage axial et de retour élastique intègre la piste de coulissement, ce corps étant emboîté dans la rainure avec une portion du corps comportant cette piste de coulissement qui est en appui sur une face intérieure de cette 25 rainure. L'invention concerne également un étrier de frein ainsi défini, dans lequel la piste de coulissement est formée au niveau d'une portion inférieure du corps qui épouse une face inférieure de la rainure, et dans lequel le ressort anti-retour enserre 4 l'oreille pour entourer une face inférieure de cette oreille qui est en vis-à-vis de la portion inférieure du corps. L'invention concerne également un étrier de frein ainsi défini, dans lequel le ressort anti-retour est fabriqué à partir d'une lame métallique courbée pour 5 former un ruban élastique lamellaire sans torsade. L'invention concerne également un étrier de frein ainsi défini, dans lequel les surfaces crantées respectives de la piste de coulissement et du ressort anti- retour sont crantées par des dentures obliques ayant des formes complémentaires. L'invention concerne également un frein à disque comprenant un étrier 10 de frein ainsi défini. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS - la figure 1 déjà décrite est une vue en perspective d'un étrier comprenant des plaquettes coulissantes dans des rainures et d'un système de guidage 15 axial et de retour élastique conformément à l'Etat de la technique ; - la figure 2 est une vue en coupe latérale d'un étrier comportant un système de blocage conformément à l'invention ; - la figure 3 est une vue latérale de détail montrant le système de blocage de plaquette selon l'invention ; 20 - la figure 4 est un schéma montrant l'évolution de la force de rappel du ressort anti-retour en fonction de la position axiale d'une plaquette selon l'invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Un étrier 31 selon l'invention représenté sur la figure 2, selon un plan de 25 coupe suivant une direction axiale repéré par AX, et une direction radiale repéré par AZ, comprend une plaquette 32, en vis-à-vis d'un disque de freinage 33, une chape 34 qui porte la plaquette 32, et un actionneur 36 pour presser cette plaquette 32 contre le disque 33. 5 Concrètement, la direction axiale AX correspond à l'axe de rotation du disque 33, la direction AZ étant une direction radiale par rapport à la direction AX coïncidant avec la position de l'étrier sur le pourtour du disque. Complémentairement, on peut définir une direction AY dite tangentielle par rapport au disque, qui est 5 perpendiculaire aux directions AX et AZ. D'une manière générale, un élément est dit axialement extérieur par rapport à un autre s'il est plus éloigné du disque que l'autre. Et un élément est dit axialement intérieur par rapport à un autre s'il est moins éloigné du disque que l'autre. De manière analogue, un élément est dit radialement supérieur par 10 rapport à un autre s'il est plus éloigné de l'axe de rotation du disque que l'autre. Et un élément est dit radialement inférieur par rapport à un autre s'il est moins éloigné de l'axe de rotation du disque que l'autre. La plaquette 32 comporte un support 37 fabriqué à partir d'une plaque en acier ayant un contour en forme d'arc de couronne, et dont les extrémités sont 15 prolongées par une première et une seconde oreille. Le support 37 comprend une face axiale intérieure 38 portant une garniture de plaquette 39 en regard du disque 33, et une face axiale extérieure 41, plus éloignée du disque que ne l'est la face axiale intérieure 38, sur laquelle vient en appui l'actionneur 36 qui pousse cette plaquette 32 axialement vers le disque 33. 20 La première oreille visible et repérée par 42 sur les figures 2 et 3, est délimitée par les faces axiales intérieure et extérieure 38 et 41, par des faces radiales inférieure et supérieure 43 et 44 et par une face latérale 46 qui est orthogonale à la direction tangentielle en formant une jonction entre les faces axiales et radiales. Cette oreille 42 coulisse dans une rainure de la chape 34 s'étendant 25 axialement, cette chape 34 ayant une structure générale analogue à celle détaillé dans l'état de la technique représentée sur la figure 1, en ayant en particulier une rainure équipée d'un organe de guidage axial et de retour élastique. Cet organe comprend un corps 47 qui est préalablement emboîté dans la rainure le long de son étendue axiale. De manière analogue, l'oreille du support 37 qui n'est pas visible sur les figures 2 et 3, coulisse dans une rainure de la chape équipée d'un organe de guidage axial 6 et de retour élastique, cette oreille étant également délimitée par des faces axiales intérieure et extérieure 38 et 41 du support 37, et par des faces radiales inférieure et supérieure ainsi que par une face latérale. L'ensemble formé de la première oreille 42 et de la rainure dans laquelle 5 cette oreille 42 coulisse, comprend un système de compensation d'usure 48 comportant une piste de coulissement 49 qui équipe de manière fixe la rainure et un ressort antiretour 51 qui équipe l'oreille 42 et coopère avec cette piste de coulissement 49. Plus précisément, la piste de coulissement 49 est formée d'une face 52 10 s'étendant axialement et située au niveau d'une portion inférieure du corps d'organe 47 qui épouse une face radiale inférieure de la rainure. Cette face 52 présente une portion ondulée ou de préférence, comme illustrée, crantée 53 qui se présente sous la forme d'une denture comme visible sur les figures 2 et 3, cette denture 53 comportant des stries s'étendent selon la direction 15 tangentielle et se succédant selon la direction axiale pour former conjointement une surface dentée. La denture 53 est obtenue par exemple par moletage, ou par toute autre technique de formation de stries. Elle comprend des dents 54 qui s'étendent dans la rainure et se suivent axialement avec un pas noté X. En vue selon une direction 20 tangentielle, cette denture 53 présente un contour en dents de scie obliques. Chaque dent 54 présente une pointe qui dépasse radialement de la face 52 en direction d'une portion supérieure du corps d'organe 47. Cette pointe est délimitée conjointement par une face 54a perpendiculaire à la face 52 et une face en biseau 54b qui prolonge la face 54a. 25 Le ressort anti-retour 51 qui équipe l'oreille 42 est fabriqué à partir d'une lame métallique à contour rectangulaire qui est courbée pour former un ruban lamellaire et sans torsade, se terminant par deux extrémités 56 et 57. Ce ressort 51 comprend une première portion d'enserrement 58 en 30 forme de U qui enserre l'oreille 42, une seconde portion d'enserrement 59 en forme de U 7 qui enserre la première portion d'enserrement 58 et une portion principale 61 en forme d'arc de cercle s'étendant autour de la première et seconde portion d'enserrement 58 et 59 en les raccordant l'une à l'autre. Plus précisément, la portion d'enserrement 58 s'étend depuis 5 l'extrémité 56 jusqu'à une extrémité 62 en comportant trois branches délimitées par deux plis. Une première branche intérieure s'étend radialement en appui sur la face intérieure 38 de l'oreille 42 en étant délimitée par l'extrémité 56 et un premier pli 63 formé au voisinage de l'arête entre les faces 38 et 43 de l'oreille. La première branche 10 intérieure est prolongée par une première branche intermédiaire qui s'étend axialement en étant rabattue, suivant un pli 63, vers la face 43 pour être totalement ou partiellement en appui sur cette face 43 jusqu'à un second pli 64, formé au voisinage de l'arête située entre les faces 43 et 41 de l'oreille. De la même manière, une première branche extérieure qui s'étend dans 15 une direction radiale prolonge la première branche intermédiaire en étant rabattue sur la face 41, via le pli 64, jusqu'à l'extrémité 62 située en vis-à-vis de la face extérieure 41 de l'oreille 42. La première branche extérieure est repliée dans la direction radiale opposée au niveau de l'extrémité 62 pour devenir la portion principale 61. Cette portion 20 principale 61 s'étend depuis l'extrémité 62 vers une extrémité 66 situé en vis-à-vis de la face intérieure 41, en formant une boucle qui englobe la première portion d'enserrement 58. La seconde portion d'enserrement 59 s'étend entre la première portion d'enserrement 58 et la portion principale 61, depuis l'extrémité 66 jusqu'à l'extrémité 57. 25 De manière analogue à la morphologie de la première portion d'enserrement 58 cette seconde portion d'enserrement 59 comporte trois branches délimitées par deux plis. Elle comprend une seconde branche intérieure s'étendant radialement en appui sur la première branche intérieure depuis l'extrémité 66 jusqu'à un pli 67 formé au voisinage du pli 63. Une seconde branche intermédiaire prolonge axialement la seconde branche 30 intérieure depuis le pli 67 jusqu'à un pli 68 formé au voisinage du pli 64, cette seconde 8 branche intérieure étant rabattue sur la première branche intermédiaire de la portion d'enserrement 58 via le pli 67. Enfin, une seconde branche extérieure prolonge la seconde branche intermédiaire à partir du pli 68, en prenant appui sur la première branche extérieure et se terminant par l'extrémité 57. 5 La région centrale de la portion principale 61 a une forme plane orientée selon la direction axiale en étant en vis-à-vis de la face inférieure 43 de l'oreille. Cette région centrale 61 comporte une denture 69 formée de dents 71 qui se suivent axialement avec un pas identique au pas X des dents 54 de la piste de coulissement. 10 En vue selon la direction tangentielle, cette denture présente un profil en dents de scie obliques ayant un contour correspondant sensiblement à un interstice entre deux dents 54, chaque dent 71 présentant une pointe qui dépasse radialement vers la piste de coulissement 49 et une face en biseau 71b superposable à la face en biseau 54b des dents 54. 15 La description du ressort anti-retour 51 a été réalisée ci-dessus en considérant celui-ci équipant d'ores et déjà l'oreille 42, attendu que ce ressort est une pièce rapportée dont la forme et les dimensions sont définies par rapport à celles de l'oreille 42. Le montage du ressort 51 sur l'oreille 42 consiste d'abord à positionner 20 la première branche intermédiaire du ressort en vis-à-vis de la face radiale inférieure 43 de l'oreille 42, tout en alignant les premières branches intérieure et extérieure du ressort avec respectivement les faces axiales intérieure et extérieure 38 et 41 du support. Il s'agit ensuite d'exercer sur la première portion d'enserrement 58 une pression dirigée vers la face radiale inférieure 43 de l'oreille jusqu'à butée. 25 De la même manière, l'ensemble formé de la seconde oreille et de la rainure dans laquelle cette seconde oreille coulisse est équipé d'un système de compensation d'usure identique au système de compensation d'usure 48. Plus particulièrement, la seconde oreille est équipée d'un autre ressort identique au ressort 51 30 et sa rainure correspondante est équipée d'un autre corps d'organe identique au corps 9 d'organe 47 comprenant une piste de coulissement identique à la piste de coulissement 49. Lors du montage de la plaquette 32 dans la chape 34, l'oreille 42 est 5 engagée dans la rainure correspondante en déformant le ressort 51 pour que la zone centrale 61 vienne en appui sur la piste de coulissement 49. Les dents 71 s'engrènent dans les interstices entre les dents 54 qui sont en vis-à-vis de ces dents 71. La force de rappel élastique F du ressort 51 tend à plaquer la face radiale supérieure 44 de l'oreille 42 contre la face supérieure de la rainure. La seconde oreille s'engage de la même manière 10 dans sa rainure correspondante, avec le ressort de cette seconde oreille qui s'engrène dans la piste de coulissement de l'autre corps d'organe qui équipe la rainure. Par ailleurs, le ressort anti-retour est centré tangentiellement dans la rainure dans laquelle l'oreille équipée de ce ressort coulisse, de sorte à ce qu'il ne peut pas se désengrener de la piste de coulissement quand la plaquette se déplace 15 tangentiellement. Avec cet agencement, la piste de coulissement 49 forme à la fois un organe de glissement quand la plaquette 32 se déplace axialement vers le disque 33, et un organe de butée quand la plaquette s'écarte du disque. 20 En situation de freinage avec la garniture 39 située à une distance inférieure à X, l'actionneur 36 presse la plaquette 32 vers le disque de frein 33, ce qui comprime radialement le ressort anti-retour 51. Plus particulièrement, le ressort antiretour 51 se déplace alors par rapport à la piste de coulissement 49 avec la face en biseau 71b des dents 71 qui glisse sur la face en biseau 54b des dents 54, ce qui comprime le 25 ressort selon la direction radiale. Lorsque le frein est relâché, l'actionneur revient partiellement ou totalement dans sa position initiale et le ressort se détend radialement, les dents 71 reprenant leurs places initiales. Au fur et à mesure des freinages, la garniture de friction 39 s'use et la 30 face en biseau 71b des dents 71 parcourt davantage de distance sur la face en biseau 54b 10 des dents 54 en augmentant davantage la déformation du ressort 51 et la force de rappel élastique F, comme représenté sur la figure 4. Une fois que l'écart axial E entre cette garniture 39 et le disque 33 devient supérieur au pas X quand le frein est relâché, la face en biseau 71b des dents 71 5 glisse jusqu'à ne plus être en contact avec la face en biseau 54b des dents 54. Dès lors, la force de rappel élastique F ne rencontrant plus de force d'opposition, le ressort 51 se détend et les dents 71 se logent chacune dans un nouvel interstice entre des dents 54 plus proches du disque, ces nouveaux interstices se situant maintenant en vis-à-vis de ces dents 71. 10 Le ressort anti-retour qui équipe la seconde oreille, coopère de la même manière en fonctionnement avec la piste de coulissement dont est pourvue la rainure dans laquelle cette seconde oreille coulisse. Dans ces conditions, l'étrier 31 selon l'invention permet de compenser l'usure de la plaquette puisqu'il assure que lorsque la plaquette 32 se situe trop éloignée 15 du disque de frein, les dents 71 du ressort 51 s'engrènent dans des dents 54 de la piste de coulissement 49 qui sont plus proches de ce disque, comme visible sur la figure 4. Le système de compensation d'usure a été décrit ci-dessus avec la piste de coulissement équipant la face radiale inférieure de rainure et le ressort anti-retour 20 équipant l'oreille de sorte que sa région centrale soit en vis-à-vis de la face inférieure de l'oreille pour coopérer avec la piste de coulissement. Il faut souligner qu'un montage inverse du système de compensation d'usure fonctionne de la même manière et ne sort pas du cadre de l'invention, avec la piste de coulissement équipant la face axiale supérieure de rainure et le ressort anti- 25 retour équipant l'oreille avec sa région centrale en vis-à-vis de la face supérieure de l'oreille. Ce montage inverse induit que la force de rappel élastique F du ressort tend à plaquer la face radiale inférieure de l'oreille contre la face radiale inférieure de la rainure, contrairement au montage décrit sur les figures 2 et 3 qui tend à plaquer la face radiale supérieure de l'oreille contre la face radiale supérieure de la rainure. 30 11 NOMENCLATURE 1 étrier 2 chape 3 plaquette 4 plaquette 6 premier bras 7 premier pontet 8 rainure de chape 9 rainure de chape 11 face inférieure de la rainure 12 face supérieure de la rainure 13 face de fond de la rainure 14 support de plaquette 16 oreille de la plaquette 17 oreille de la plaquette 18 support de la plaquette 19 organe de guidage axial et retour élastique 21 corps d'organe 22 élément de ressort 23 ressort escargot 24 face supérieure de l'oreille 31 étrier 32 plaquette 33 disque de freinage 34 chape 36 actionneur 37 support de plaquette 38 face axiale intérieure du support 39 garniture de la plaquette 41 face axiale extérieure du support 42 première oreille 43 face radiale inférieure de l'oreille 44 face radiale supérieure de l'oreille 46 face latérale de l'oreille 47 corps d'organe 48 système de compensation d'usure 49 piste de coulissement 51 ressort anti-retour 52 face de la piste de coulissement 53 denture de la piste de coulissement 54 dents de la piste de coulissement 54a face perpendiculaire de 54b face en biseau 56 et 57 extrémités du ressort 58 première portion d'enserrement 59 seconde portion d'enserrement 61 portion principale 63, 64, REVENDICATIONS1. Etrier de frein comportant une chape (34) destinée à chevaucher un disque de freinage (33) et au moins une plaquette (32) de frein qui équipe cette chape (34), la plaquette (32) comprenant deux extrémités pourvues chacune d'une oreille (42) montée dans une rainure correspondante de la chape (34), caractérisé en ce que l'étrier de frein comprend un système de compensation d'usure de la plaquette (32) incluant pour chaque oreille (42) de plaquette (32) et chaque rainure correspondante de la chape (34) : - une piste de coulissement (49) portée par la chape et qui comprend une surface crantée (53) dépassant à l'intérieur de la rainure ; - un ressort anti-retour (51) porté par l'oreille (42) et incluant une portion (61) en appui sur la piste de coulissement (49), cette portion (61) comportant une surface crantée (69). 2. Etrier de frein selon la revendication 1, dans lequel un corps (47) d'organe de guidage axial et de retour élastique intègre la piste de coulissement (49), ce corps (47) étant emboîté dans la rainure avec une portion du corps (47) comportant cette piste de coulissement (49) qui est en appui sur une face intérieure de cette rainure. 3. Etrier de frein selon la revendication 2, dans lequel la piste de coulissement (49) est formée au niveau d'une portion inférieure du corps (47) qui épouse une face inférieure de la rainure, et dans lequel le ressort anti-retour (51) enserre l'oreille (32) pour entourer une face inférieure de cette oreille (32) qui est en vis-à-vis de la portion inférieure du corps (47). 4. Etrier de frein selon la revendication 1, dans lequel le ressort antiretour (51) est fabriqué à partir d'une lame métallique courbée pour former un ruban élastique lamellaire sans torsade. 13 5. Etrier de frein selon la revendication 1, dans lequel les surfaces crantées (53,69) respectives de la piste de coulissement (49) et du ressort anti-retour (51) sont crantées par des dentures obliques ayant des formes complémentaires. 6. Frein à disque, comprenant un étrier (31) selon l'une des revendications précédentes.