Brevet FR3084420A1 — publié le 20200131

- 1 - DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des véhicules à roues, notamment l'industrie automobile au sens large et l'industrie des motocycles, plus précisément celui des freins à disques pour ces véhicules motorisés à roues, et plus particulièrement les étriers de freinage venant en prise sur lesdits disques. De tels mécanismes de freinage sont, avec les freins à tambour, bien connus de l'homme du métier. Ils comportent généralement un disque généralement en acier, en fonte, en carbone ou en céramique, fixé de façon rigide sur le moyeu de la roue dudit véhicule automobile (voiture, camion, moto...) et des plaquettes de frein venant pincer et frotter de chaque côté du disque lors du freinage. Les plaquettes sont maintenues dans un étrier (frein fixe) ou une chape (frein coulissant), fixés audit véhicule et composés d'un corps métallique (en général une pièce de fonderie) nommé corps de l'étrier de frein. L'étrier de frein à proprement parler comprend habituellement un ou plusieurs pistons hydrauliques alimentés par une pression hydraulique ou par l'intermédiaire d'un mécanisme pneumatique et deux emplacements pour loger lesdites plaquettes de frein. La pression ainsi générée provoque le serrage ou le pincement et donc le frottement desdites plaquettes sur ledit disque, lequel est ainsi freiné, l'énergie cinétique étant transformée en énergie thermique qui est dissipée dans l'environnement (air, disque, frein...). La majorité des voitures actuellement en circulation possède des étriers de frein flottants également appelés étriers de frein coulissant en référence au système coulissant reliant les deux plaquettes et grâce auquel la plaquette extérieure subit ladite pression. Un frein à disque actuel utilise une source d'énergie provenant typiquement d'un maître-cylindre assisté d'un amplificateur de freinage (« pneumatic booster » en terminologie anglo-saxonne) pour appliquer les patins sur les deux faces opposées du disque et ainsi convertir en chaleur par frottement, l'énergie cinétique du véhicule. La présente invention a pour but de proposer un corps d'étrier ne comprenant aucun piston, pistons qui sont souvent source de problèmes - 2 - techniques quant à leur fiabilité et ou leur usure, vu les pressions élevées appliquées et les risques de fuite de liquide hydraulique qui en découlent. Elle vise à proposer une solution alternative de corps et donc de de frein sans piston. 5 La présente invention a ainsi pour objet un corps d'étrier flottant d'un frein à disque pour véhicule à roues motorisé, notamment pour véhicule automobile, essentiellement en forme d'arceau comprenant un nez d'étrier externe et un nez d'étrier interne, caractérisé en ce que ledit nez interne présente un profil biseauté qui s'élargit vers la base de l'étrier 10 flottant en se rapprochant du disque de frein, ledit nez interne présentant une surface plane tournée vers le disque de frein sur laquelle un coin vient en appui coulissant, ledit coin présentant une surface de contact, de préférence plane ou légèrement bombée, complémentaire avec ladite surface plane et qui est également biseautée de façon à former sur la face 15 opposée du coin un plan vertical parallèle au patin de frein situé du côté du nez de l'étrier interne et en ce que ledit coin est mis en mouvement de coulissement linéaire par au moins un moteur jusqu'à ce que le patin de frein vienne s'appuyer sur ledit disque pour le freiner. Selon une caractéristique, le corps d'étrier flottant selon 20 l'invention se distingue en ce que le nez d'étrier externe est muni d'un patin de frein opposé qui coopère avec le patin de frein du nez d'étrier interne lors du freinage du disque de frein. Selon une autre caractéristique, le corps d'étrier flottant selon l'invention est caractérisé en ce le nez d'étrier externe est muni d'un 25 support sur lequel est monté ledit patin de frein opposé. Avantageusement, le patin de frein externe (ou opposé) est réalisé en un matériau de friction, légèrement, compressible. Selon une autre caractéristique, le coin et le patin de frein situé du côté du nez d'étrier interne sont solidarisés, de préférence le long d'une 30 face verticale plane et linéaire commune. De préférence, le coin forme une plaque support de la plaquette. La rampe dudit coin permet la confirmation, au moins, en marche avant du freinage, c'est-à-dire dans le sens d'entraînement de la plaquette de frein. De manière préférée, une seconde rampe en sens inverse à l'extrémité tangentiellement opposée du patin assure la confirmation du freinage en marche arrière. La rampe de poussée complémentaire du coin, ménagée dans l'étrier ou une chape est adaptée à l'angle du coin aussi bien - 3 - pour la marche avant dans une première zone que pour la marche arrière dans une seconde zone. Selon encore une autre caractéristique, le coin présente une hauteur inférieure à celle du nez d'étrier interne. 5 Avantageusement, ledit coin présente une face horizontale inférieure avec une largeur de sorte que le patin de frein ne vienne pas en contact direct avec la surface plane du nez d'étrier interne. Avantageusement, ledit coin présente un angle alpha entre sa face verticale et sa face oblique compris entre 10° et 30°. 10 L'invention a encore pour objet un frein à disque, notamment de véhicule automobile, comprenant un corps d'étrier flottant selon l' invention. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre 15 d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un corps d'étrier flottant de frein à disque selon l'invention sans freinage, et la figure 2 est une vue en perspective du corps d'étrier flottant 20 de la figure 1 vu de côté lorsqu'un freinage a lieu. Il est essentiellement en forme d'arceau et comprend une branche externe 3, encore appelée « nez d'étrier » dans le jargon automobile, visible à travers la jante de la roue dudit véhicule et une branche ou nez d'étrier interne 4 présentant une surface plane 5 tournée 25 vers le disque de frein 2. Lesdits nez sont reliés entre eux par un élément horizontal appelé voûte 10. Conformément à la présente invention, le corps d'étrier flottant 1 d'un frein à disque 2 pour véhicule à roues motorisé, notamment pour véhicule automobile, essentiellement en forme d'arceau comprenant un nez 30 d'étrier externe 3 et un nez d'étrier interne 4 est caractérisé en ce que ledit nez interne 4 présente un profil biseauté qui s'élargit dans la direction tangentielle, c'est-à-dire dans la direction d'entraînement du patin par frottement sur le disque 2 en rotation au moins pour la direction en marche avant de l'étrier flottant 1 en se rapprochant du disque 2 de frein, ledit nez 35 interne 4 présentant une surface plane 5 tournée vers le disque de frein 2 sur laquelle un coin 6 vient en appui coulissant, ledit coin 6 présentant une surface de contact, de préférence plane ou légèrement bombée, - 4 - complémentaire 7 avec ladite surface plane 5 et qui est également biseautée de façon à former sur la face opposée 8 du coin 6 un plan vertical parallèle au patin de frein 9 situé du côté du nez de l'étrier interne 4 et en ce que ledit coin 6 est mis en mouvement de coulissement linéaire par au moins un 5 moteur jusqu'à ce que le patin de frein 9 vienne s'appuyer sur ledit disque 2 pour le freiner. Avantageusement, le moteur et son éventuel réducteur associé sont munis d'une couronne dentée de sortie égrenée dans une crémaillère formée sur un support de plaquette. Ladite crémaillère est orientée selon 10 une tangente au disque de manière à ce que l'entraînement P dudit patin 9 par la friction du disque tournant selon la flèche R confirme la force F d'application du patin 9 sur le disque 2 (cf. figure 2). On utilise ainsi l'énergie cinétique du véhicule pour en assurer le freinage (« self energizing brake » selon la terminologie anglo-saxonne). 15 Avantageusement, le frein selon l'invention comporte un premier motoréducteur d'entrainement P du patin précité, non autobloquant, et de ce fait ayant un excellent rendement avantageusement supérieur ou égal à 80% ayant une puissance suffisante pour assurer le déplacement désiré du patin 9 et un second motoréducteur autobloquant dont la 20 puissance est faible, par exemple, 3, 5, 8, 10 ou 20 fois inférieure à la puissance du premier motoréducteur. Le rendement du second motoréducteur par exemple inférieur ou égal à 40% est moins gênant du fait de la faible puissance du moteur. Avantageusement, les deux moteurs des motoréducteurs 25 susvisés sont alimentés électriquement simultanément de manière à ce que leurs couronnes de sortie tournent en même temps et à la même vitesse linéaire. Ainsi le premier motoréducteur assure le positionnement du patin 9 sur la pente et une fois la position désirée (correspondant au couple 30 de freinage désiré) atteinte, on arrête l'alimentation électrique des moteurs et le second motoréducteur autobloquant assure le maintien de cette position jusqu'à ce que la consigne de couple de freinage (avantageusement élaborée par un calculateur) change et qu'on alimente les moteurs pour déplacer le patin 9 susvisé. 35 Pour plus de clarté le ou les moteurs actionnant le coin 6 ne sont pas représentés sur les figures 1 et 2 précitées. - 5 - Le corps d'étrier flottant 1 selon l'invention est encore caractérisé en ce que le nez d'étrier externe 3 est muni d'un patin de frein opposé 9' qui coopère avec le patin de frein 9 du nez d'étrier interne 4 lors du freinage du disque 2 de frein. Ceci ressort notamment de la figure 2. 5 Avantageusement, le corps d'étrier flottant 1 selon l'invention est caractérisé en ce que le nez d'étrier externe 3 est muni d'un support 11 sur lequel est monté ledit patin de frein opposé 9'. Ceci est également visible sur les figures 1 et 2 susvisées. Avantageusement, le patin de freins 9 est réalisé en un matériau 10 de friction, légèrement compressible. Ceci ressort bien de la figure 2 et permet d'assurer un bon contact et donc une efficacité optimale de freinage tout en absorbant un éventuel surplus de pression appliqué sur le disque 2 par exemple en cas de freinage d'urgence. 15 Le corps d'étrier flottant 1 selon l'invention est également caractérisé en ce que le coin 6 et le patin de frein 9 situé du côté du nez d'étrier interne 4 sont solidarisés, de préférence le long d'une face verticale plane et linéaire commune. Le patin externe 9' est monté fixe ou rotulant pour suivre le 20 mouvement du patin 9 interne. De manière avantageuse, le coin 6 forme une plaque de support de la plaquette. La rampe dudit coin 6 permet la confirmation, au moins en marche avant du freinage (dans le sens d'entrainement de ladite plaquette). De manière préférée, une seconde rampe en sens inverse à l'extrémité 25 tangentiellement opposée du patin 9 assure la confirmation du freinage en marche arrière. La rampe de poussée ménagée dans l'étrier 1 ou la chape est adaptée à l'angle du coin 6 aussi bien pour la marche avant dans une première zone que pour la marche arrière dans une seconde zone. Selon encore une autre caractéristique, le coin présente une 30 hauteur inférieure à celle du nez d'étrier interne. De cette façon, on garantit une liberté de mouvement optimale comme on peut très bien le voir sur les figures 1 et 2 susmentionnées. Avantageusement, le coin 6 présente une face horizontale inférieure 12 avec une largeur de sorte que le patin de frein 9 ne vienne pas 35 en contact direct avec la surface plane 5 du nez d'étrier interne 4. Avantageusement, ledit coin présente un angle alpha entre sa face verticale et sa face oblique compris entre 10° et 30°. - 6 - Enfin, l'invention concerne encore un frein à disque, notamment de véhicule automobile, comprenant un corps d'étrier flottant 1 selon l'invention. Le frein aura donc les éléments habituels qui le constituent et se différenciera uniquement par ledit corps d'étrier 5 avantageux. La présente invention permet donc de proposer un corps d'étrier flottant 1 sans piston tout en restant mécaniquement fiable, aisé à fabriquer et à assembler, et représentant une solution technique qui soit économiquement viable. 10 Les parties, éléments, composants, pièces et moyens suivants de l'invention sont référencés comme suit sur les dessins annexés : 1 corps d'étrier flottant 2 disque 3 nez d'étrier externe 15 4 nez d'étrier interne 5 surface plane 6 coin 7 surface plane complémentaire 8 face opposée 20 9 patin de frein 9' patin de frein opposé 10 voûte 11 support Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de 25 réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Par exemple, un frein fixe comportant des coins 6 de part et d'autre REVENDICATIONS1. Corps d'étrier flottant (1) d'un frein à disque (2) pour véhicule à roues motorisé, notamment pour véhicule automobile, essentiellement en forme d'arceau comprenant un nez d'étrier externe (3) et un nez d'étrier interne (4), caractérisé en ce que ledit nez interne (4) présente un profil biseauté qui s'élargit vers la base de l'étrier flottant (1) en se rapprochant du disque (2) de frein, ledit nez interne (4) présentant une surface plane (5) tournée vers le disque de frein (2) sur laquelle un coin (6) vient en appui coulissant, ledit coin (6) présentant une surface de contact complémentaire (7) avec ladite surface plane (5) et qui est également biseautée de façon à former sur la face opposée (8) du coin (6) un plan vertical parallèle au patin de frein (9) situé du côté du nez de l'étrier interne (4) et en ce que ledit coin (6) est mis en mouvement de coulissement linéaire par au moins un moteur jusqu'à ce que le patin de frein (9) vienne s'appuyer sur ledit disque (2) pour le freiner. 2. Corps d'étrier flottant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nez d'étrier externe (3) est muni d'un patin de frein opposé (9') qui coopère avec le patin de frein (9) du nez d'étrier interne (4) lors du freinage du disque (2) de frein. 3. Corps d'étrier flottant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nez d'étrier externe (3) est muni d'un support (11) sur lequel est monté ledit patin de frein opposé (9'). 4. Corps d'étrier flottant (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le patin de frein (9') opposé est réalisé en un matériau de friction, légèrement compressible. 5. Corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coin (6) et le patin de frein (9) situé du côté du nez d'étrier interne (4) sont solidarisés, de préférence le long d'une face verticale plane et linéaire commune. 6. Corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le coin (6) présente une surface de contact complémentaire (7) qui soit plane ou légèrement bombée. 7. Corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le coin (6) présente une hauteur inférieure à celle du nez d'étrier interne (4). -8- 8. Corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le coin (6) présente une face horizontale inférieure (12) avec une largeur de sorte que le patin de frein (9) ne vienne pas en contact direct avec la surface plane (5) du nez d'étrier 5 interne (4). 9. Corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le coin (6) présente un angle alpha, par rapport à la verticale et sa face oblique, qui est compris entre 10° et 30°. 10 10. Frein à disque, notamment de véhicule automobile, comprenant un corps d'étrier flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.