Brevet FR3142228A1 — publié le 20240524

Piston pour frein à disque comportant un logement configuré pour recevoir au moins une pièce d’un dispositif de transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ledit logement comportant une paroi latérale (16), la surface intérieure (25) de la paroi latérale (16) comportant n faces d’appui planes (26, 28) et n faces de liaison (30, 32) entre les faces d’appui planes (26, 28), chacune des faces d’appui planes (26, 28) étant destiné à coopérer avec un bord droit d’une face latérale de ladite une pièce, les faces d’appui planes (26, 28) délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale (16) des portions de première épaisseur moyenne e1 et les faces de liaison (30, 32) délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale (16) des portions d’une deuxième épaisseur moyenne e2, la deuxième épaisseur moyenne e2 étant sensiblement plus faible que la première épaisseur moyenne e1. [Fig. 3] PISTON ALLEGE POUR FREIN A DISQUE ET FREIN A DISQUE COMPORTANT UN TEL PISTON DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR La présente invention se rapporte à piston allégé pour frein à disque pour véhicule automobile et à un frein à disque comportant un tel piston. Un véhicule automobile est équipé au niveau d’une chacune de ses roues d’un frein. Il peut s’agir d’un frein à disque ou d’un frein à tambour. Dans le cas d’un frein à étrier flottant, celui-ci comporte une chape destinée à être fixée sur le porte-fusée, un étrier monté coulissant sur la chape, un piston monté dans l’étrier et au moins deux plaquettes de frein de part et d’autre d’un disque fixé à la roue. Lorsque le piston est déplacé en direction du disque, par exemple par un fluide hydraulique sous pression, il applique la plaquette de frein intérieure sur une face du disque de frein et, par réaction, l’étrier se déplace et applique la plaquette de frein extérieure sur l’autre face du disque de frein. Dans le cas d’un frein à étrier fixe, celui-ci comporte un étrier destiné à être fixé sur un porte-fusée, au moins deux pistons montés coulissant dans l’étrier et associés chacun à au moins une plaquette de frein, les plaquettes de frein étant disposées de part et d’autre du disque de frein. La fonction frein de parking est de plus en plus souvent activée par un motoréducteur qui est monté sur le frein à disque. Il existe également des freins à disque dont la fonction frein de service est assurée par un motoréducteur. Le motoréducteur comporte un arbre de sortie tournant. Le frein comporte un dispositif de transformation du mouvement de rotation de l’arbre de sortie du motoréducteur en mouvement de translation susceptible d’être appliqué par le piston à la plaquette de frein disposée entre ledit piston et le disque. Un tel dispositif de transformation comporte une pièce tournante bloquée en translation typiquement une vis et une pièce bloquée en rotation et susceptible d’être déplacée en translation, typiquement un écrou associé à ladite vis. Il est usuel d’assurer le blocage en rotation par le piston, lui-même bloqué en rotation par exemple par une excroissance de la plaquette de frein. La rotation du motoréducteur entraine en rotation la vis, qui entraine une translation de l’écrou dans le piston, par rapport auquel il est immobilisé en rotation, le piston étant lui-même immobilisé en rotation par rapport à l’étrier. L’écrou pousse alors le piston vers l’extérieur qui vient en contact avec le patin intérieur, qui lui-même entre en contact avec le disque. L’écrou présente une forme carrée coopérant avec une cavité dont la section transversale intérieure est également carrée. Ce frein donne satisfaction. Cependant on cherche à réduire la masse du frein et donc de tout ou partie de ses composants. De plus, selon les véhicules sur lesquels les freins à disque sont montés des contraintes sur les dimensions du piston apparaissent, notamment un piston plus long peut être requis, ce qui implique une augmentation de la masse du piston. Un exemple d’un tel frein à disque est décrit dans le document EP2932131. Sur la , on peut voir un exemple d’une section transversale d’un piston 1010 mis en œuvre dans un tel frein, dans lequel est monté un écrou carré 1022. C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un piston pour frein à disque comportant des moyens de blocage en rotation de l’élément susceptible d’être déplacé en translation tout en présentant une masse inférieure à celle d’un piston de type connu. Le but énoncé ci-dessus est atteint par un piston pour frein un disque comportant un logement configuré pour recevoir une pièce d’un dispositif de transformation du mouvement de rotation, ladite pièce étant destinée à être bloquée en rotation par le piston, ledit logement comportant une cloison latérale munie d’une surface intérieure comportant n faces planes et n faces de liaison, les n faces planes étant destinées à coopérer avec n bords droits d’une surface latérale de la pièce destinée à être bloquée en rotation. Les faces planes définissent des portions de cloison latérale d’épaisseur sensiblement plus grande que celle des portions définies par les faces de liaison. Les inventeurs se sont rendus compte que la transmission de l’effort entre la pièce destinée à être bloquée en rotation, par exemple un écrou, et le piston pouvait être réalisée par une surface réduite, contrairement aux pistons de l’état de la technique. Ainsi les autres parties du piston ne participant pas à la transmission de l’effort peuvent être sensiblement amincies en comparaison de celles portant les faces d’appui, et ainsi réduire la masse du piston, et donc celle du frein. Dans un exemple de réalisation, n est égal à deux et les faces planes sont parallèles et diamétralement opposées. En d’autres termes, on réalise un piston dont la paroi latérale comporte une alternance de portions épaisses et de portions minces, les portions épaisses assurant la transmission de l’effort entre l’écrou et le piston. La pièce destinée à être bloquée en rotation est par exemple un écrou comportant une collerette dont la forme coopère avec la forme intérieure du logement du piston de sorte à solidariser en rotation l’écrou et le piston. La présente invention a alors pour objet un piston pour frein à disque comportant un logement configuré pour recevoir au moins une pièce d’un dispositif de transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ledit logement comportant une paroi latérale, la surface intérieure de la paroi latérale comportant n faces d’appui planes et n faces de liaison entre les faces d’appui planes, chacune des faces d’appui planes étant destinée à coopérer avec un bord droit d’une face latérale de ladite une pièce, les faces d’appui planes délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale des portions de première épaisseur moyenne e1 et les faces de liaison délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale des portions d’une deuxième épaisseur moyenne e2, la deuxième épaisseur moyenne e2 étant sensiblement plus faible que la première épaisseur moyenne e1. De manière préférée, la première épaisseur moyenne e1 est comprise entre 5 mm et 12 mm et la deuxième épaisseur moyenne e2 est comprise entre 2,5 mm et 5 mm. Dans un exemple de réalisation, n est égal à 2 et les faces d’appui planes sont parallèles entre elles et diamétralement opposées. Avantageusement, les faces d’appui planes sont raccordées aux zones de liaison par des portions concaves. Un autre objet de la présente demande est un frein à disque comportant un étrier, au moins un piston selon l’invention monté coulissant dans l’étrier et immobilisé en rotation dans ledit étrier, au moins une plaquette de frein destinée à être déplacée par le piston et à venir en contact avec un disque de frein, au moins un motoréducteur, un dispositif de transformation du mouvement de rotation d’un axe de sortie du motoréducteur en mouvement de translation susceptible d’être appliqué par le piston à la plaquette de frein, le dispositif de transformation comportant une pièce tournante bloquée en translation et une pièce bloquée en rotation et susceptible d’être déplacée en translation, ladite pièce tournante et ladite pièce bloquée en rotation étant reçues dans le logement du piston et la pièce bloquée en rotation comportant au moins un bord droit configuré pour coopérer avec une face d’appui plane de la paroi latérale du logement du piston. Par exemple, ladite pièce tournante est une vis et la pièce bloquée en rotation est un écrou, l’écrou coopérant avec la vis. L’écrou peut comporter une collerette comportant ledit au moins un bord droit. Dans un exemple de réalisation, la collerette de l’écrou comporte quatre bords droits. Dans un exemple de réalisation, le logement du piston délimite avec l’étrier une chambre hydraulique destinée à être connectée à une source hydraulique sous pression pour le freinage de service et dans lequel le motoréducteur forme un frein de parking. Dans un exemple avantageux, le frein à disque comporte deux plaquettes de frein et l’étrier est du type flottant. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La description qui va suivre sera mieux comprise à l’aide des dessins en annexes sur lesquels : est une vue en coupe longitudinale d’un exemple de frein à disque comportant un piston selon l’invention, est une vue de face de l’extrémité ouverte d’un piston de frein de l’état de la technique dans laquelle est logé un écrou, est une vue de face de l’extrémité ouverte d’un piston de frein selon un exemple de réalisation, est une vue en perspective d’un piston de frein selon une variante de réalisation de la , est une vue de face de l’extrémité ouverte du piston de la , est une vue de face de l’extrémité ouverte d’un piston de frein selon un autre exemple de réalisation, est une vue de face de l’extrémité ouverte d’un piston de frein selon un exemple de réalisation, est une vue de face de l’extrémité ouverte d’un piston de frein selon un autre exemple de réalisation. DESCRIPTION DETAILLES DE MODES DE REALISATION Sur la , on peut voir une vue en coupe longitudinale d’un exemple de frein à disque auquel s’applique la présente invention. Dans cet exemple, le frein à disque est un frein à étrier flottant. Le frein à disque comporte un étrier 2 comprenant un corps 4 et un nez d’étrier 6 relié au corps par une voûte 7. La voûte est destinée à chevaucher le disque de frein. Le frein comporte également deux plaquettes de frein P1, P2 disposées dans l’espace délimité entre le corps et le nez d’étrier. La plaquette de frein P1 est dite « plaquette intérieure » et est disposée du côté du corps de l’étrier, et la plaquette P2 est dite « plaquette extérieure » et est disposée du côté du nez d’étrier. Le corps 4 comporte un alésage 8 débouchant en regard du nez d’étrier. L’alésage 8 loge un piston 10 destiné à venir en contact avec la plaquette intérieure P1. L’autre extrémité de l’alésage est obturée par un fond 11. L’alésage s’étend le long d’un axe longitudinal X, et le piston 10 est monté coulissant dans l’alésage 8 le long de l’axe X. Le piston 10 est de forme tubulaire et comporte une première extrémité longitudinale fermée par un fond 12 destiné à venir en contact avec la plaquette intérieure P1, et désigné « nez de piston », et une deuxième extrémité longitudinale ouverte vers le fond 11 de l’alésage 8. Le piston est bloqué en rotation autour de l’axe longitudinal X par coopération entre le nez de piston et la plaquette intérieure P1. Le piston 10 comporte un logement 14 délimité à une extrémité longitudinale par le fond 12 et latéralement par une paroi latérale 16. Le piston 10 a une forme cylindrique à section circulaire. Le piston 10 et l’alésage 8 délimitent une chambre hydraulique 9 destinée à être alimentée en liquide de frein pour l’actionnement du frein en freinage de service. Un joint, par exemple un joint carré, est monté dans la paroi de l’alésage et en contact avec la face extérieure de la paroi latérale du piston, assurant l’étanchéité de la chambre hydraulique. De manière connue, l'alimentation de la chambre 9 en fluide hydraulique sous pression produit un fonctionnement hydraulique du frein par poussée axiale vers l'avant du piston 10 par rapport au logement de l’étrier 2. Le frein à disque comporte également un groupe motoréducteur MG monté sur le corps de l’étrier sur la face arrière du fond 11 de l’alésage 8, et destiné à actionner le frein pour assurer la fonction frein de parking. Le groupe motoréducteur MG comporte un moteur électrique M et un réducteur R. Le frein comporte également un bloc vis-écrou 18 destiné à assurer le déplacement du piston 10 pour la fonction frein de parking. Le bloc vis-écrou comporte une vis 20 et un écrou 22 vissé sur la vis. La vis 20 comporte une portion longitudinale arrière 20.1 montée dans un perçage traversant 23 réalisé dans le fond 11 de l’alésage et coaxial à l’axe X. Cette première portion longitudinale 20.1 est en prise avec le réducteur R, permettant à la vis 20 d’être mise en rotation sous l’action de groupe motoréducteur MG. Dans l’exemple représenté, elle comporte une cavité hexagonale et l’arbre de sortie du motoréducteur comporte une section hexagonale. La vis 20 comporte une extrémité longitudinale avant 20.2 filetée coopérant avec un taraudage de l’écrou 22. De manière avantageuse la vis 20 comporte, dans une zone intermédiaire entre la partie longitudinale avant 20.2 et la partie longitudinale arrière 20.1, une collerette de butée 20.3 présentant une face latérale inclinée coopérant avec l’extrémité libre de la paroi du piston. L’écrou 22 comporte un corps de forme tubulaire traversé par un alésage 22.1 taraudé. Le corps est délimité longitudinalement par une première extrémité arrière 22.2 et par une deuxième extrémité avant 22.3 formée par une tête de forme sensiblement hémisphérique. La tête 22.3 est destinée à venir en contact avec le fond 12 du logement 14 du piston 10 pour déplacer axialement le piston. La tête 22.3 porte une surface de poussée conformée pour coopérer avec le fond du logement. La tête comporte également une collerette 24 s’étendant radialement à partir de la base de la tête 22.3. La section transversale de la collerette est destinée à coopérer avec la surface intérieure 25 de la paroi latérale 16 du logement 14. La coopération entre la collerette 24 et la surface intérieure 25 de la paroi latérale 16 de la paroi 14 du piston assure, d’une part, un coulissement de l’écrou 22 dans le piston 10 le long de l’axe X, et d’autre part un blocage en rotation de l’écrou 22 dans le piston 10. Ainsi, lorsque la vis 20 est entraînée en rotation par le groupe motoréducteur, l’écrou 22 se déplace en translation le long de l’axe longitudinal X. L’avant et l’arrière sont à considérer dans le sens de déplacement du piston 10 lors d’une application d’un freinage lors de laquelle le piston 10 sort de l’alésage 8. Selon l’invention, la surface intérieure 25 de la paroi latérale 16 du piston 10 est configurée, d’une part pour supporter le couple appliqué par l’écrou au piston du fait de la rotation de la vis, et d’autre part pour réduire la masse du piston par rapport aux pistons de l’état de la technique. Sur la , on peut voir une vue du fond d’un piston selon un exemple réalisation. La surface intérieure 25 comporte deux faces planes 26, 28 parallèles entre elles reliées par deux faces de liaison courbes 30, 32. La surface extérieure est délimitée par un cercle CC. L’invention se distingue des pistons de l’état de la technique par le fait que les surfaces des zones d’appui entre l’écrou et le piston sont réduites. En effet, comme cela est représenté sur la , la section transversale de la surface intérieure 1025 d’un piston 1010 de l’état de la technique est sensiblement carrée et l’appui entre l’écrou 1022 et le piston se fait par l’intermédiaire de quatre faces d’appui de grande surface. La cloison latérale 1016 présente alors une épaisseur importante et sur toute sa périphérie. Dans l’exemple de la , l’appui entre l’écrou 22 et le piston 10 est réalisé par deux faces d’appui planes 26, 28. La réduction de la surface des faces d’appui et/ou de leur nombre permet de réaliser plus de portions amincies de la paroi latérale. Les inventeurs se sont rendus compte que la transmission de l’effort entre l’écrou et le piston pouvait être réalisée par des faces planes de plus petites dimensions et plus ou moins nombreuses. En outre ils ont également découvert que le guidage en translation du bloc vis-écrou était suffisant pour ne pas avoir à recourir aux surfaces d’appui pour assurer le guidage Dans l’exemple de la , les surfaces d’appui assurent uniquement la transmission du couple de l’écrou 22 au piston 10, elles n’assurent pas le maintien de l’écrou 22 dans la direction longitudinale. Dans l’exemple représenté, les portions amincies présentent une épaisseur moyenne e2 et les zones d’appui présentent une épaisseur moyenne e1, e1 étant sensiblement plus grand que e2. De préférence l’épaisseur moyenne e1 est comprise entre 5 mm et 12 mm et l’épaisseur moyenne e2 est comprise entre 2,5 mm et 5 mm. Ainsi le piston 10 requiert une quantité de matière réduite pour sa fabrication, par rapport aux pistons de l’état de la technique, il en résulte que pour le même matériau la masse du piston est réduite, ainsi que celle du frein l’intégrant. L’exemple de réalisation est particulièrement adapté à des pistons de plus petits diamètre, par exemple de diamètre de 40 mm et moins. Le tableau ci-dessous illustre le gain en masse pour une piston de la par rapport à un piston de l’état de la technique. Piston de l’état de la technique de longueur 53 mm Piston de la figure 3 de longueur 55 mm Diamètre (mm) Masse (g) Masse (g) 40 265 258 38 216 207 Piston de l’état de la technique de longueur 52 mm Piston selon la figure 3 de longueur 54 mm Diamètre (mm) Masse (g) Masse (g) 36 161 157 On constate qu’un piston selon l’invention présentant une plus grande longueur que celui de l’état de la technique présente une masse sensiblement plus faible. Sur les figures 4A et 4B, on peut voir une variante de réalisation d’un piston 110, dans laquelle la surfaces des zones d’appui plan 126, 128 se raccordent à une face de liaison 130, 132 par une face concave 134. Cette variante de réalisation est plus adaptée à des pistons de plus grand diamètre, par exemple 42 mm et plus. A titre d’exemple, considérant la forme du piston des figures 4A et 4B, le tableau ci-dessous illustre le gain en masse obtenue grâce à l’invention par rapport à un piston de l’état de la technique. Piston de l’état de la technique de longueur 53 mm Piston selon la figure 4A de longueur 55 mm Diamètre (mm) Masse (g) Masse (g) 48 492 393 45 396 330 42 316 282 On constate qu’un piston selon l’invention présentant une plus grande longueur que celui de l’état de la technique a une masse sensiblement plus faible. Sur la , on peut voir un autre exemple de réalisation d’un piston, dans lequel la surface intérieure 225 du piston comporte trois faces d’appui planes 226, 228, 229 destinées à être en contact avec des bords plans de la collerette de l’écrou, et reliées par des faces de liaison 230, 232, 233 délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale 216 des zones amincies. De préférences les trois faces d’appui planes 226, 228, 229 sont réparties angulairement de manière régulière, et avantageusement ont toutes les mêmes dimensions. Sur la , on peut voir un autre exemple de réalisation d’un piston 310, dans lequel la surface intérieure 325 du piston comporte une seule surface d’appui plane 326 . Sur la , on peut voir un autre exemple de réalisation dans lequel la surface intérieure comporte quatre faces d’appui planes 426 de surface réduite relativement à celles des pistons de l’état de la technique, raccordées par des faces de liaison 430 délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale 416 des portions amincies. De préférence, les quatre faces d’appui planes sont réparties angulairement de manière régulière et avantageusement ont toutes les mêmes dimensions. Il sera compris que le nombre de faces d’appui planes peut être supérieur à 4. Grâce à l’invention, il est possible de réaliser des pistons de masse réduite qui peuvent remplacer les pistons de l’état de la technique avec peu, voire aucune modification de l’étrier et du système vis-écrou. En effet les pistons des figures 3, 4A, 4B et 7 peuvent coopérer avec un écrou carré 10. Les pistons des figures 5 et 6 requièrent uniquement le remplacement de l’écrou par un écrou à trois bords plans ou à un bord plan. En outre dans certaines applications il peut être souhaitable d’utiliser des pistons plus longs. L’invention permet un tel allongement sans augmentation de la masse du piston. Il sera compris qu’un frein comportant un piston de la ou des figures 4A et 4B et un écrou comprenant uniquement deux bords droits ne sort pas du cadre de la présente invention. Dans l’exemple décrit, le frein assure le freinage de service par alimentation hydraulique et le freinage de parking de manière électrique. Il sera compris qu’un frein à actionnement entièrement électrique ne sort pas du cadre de la présente demande. En outre, l’invention s’applique à la fois aux freins à disque à étrier flottant et aux freins à disque fixes. Dans le cas de freins à disque fixes, ceux comportent deux pistons et deux motoréducteurs. Il est bien entendu que la forme externe de l’écrou est adaptée et complémentaire à la forme interne du piston. Références numériques 2 : étrier 4 : corps 6 : nez d’étrier 7 : voûte 8 : alésage 9 : chambre hydraulique 10, 110, 310 1010: pistons 11 : fond 12 : fond 14 : logement 16, 216, 416 : paroi latérale 18 : bloc vis-écrou 20 : vis 20.1 : portion longitudinale arrière 20.2 : extrémité longitudinale avant 20.3 : collerette de butée 22 : écrou 22.1 : alésage 22.2 : première extrémité arrière 22.3 : deuxième extrémité avant ou tête 23 : perçage traversant 24 : collerette 25, 225, 325 : surface intérieure 26, 126, 226, 326, 426 : face d’appui plane 28, 128, 228: face d’appui plane 30, 130, 230, 430 : face de liaison 32, 132, 232 : face de liaison 134 : portion concave 233 : face de liaison 1016 : cloison latérale 1022 : écrou carré CC : cercle MG : groupe motoréducteur M : moteur électrique P1 : plaquette de frein P2 : plaquette de frein R : réducteur e1 : première épaisseur moyenne e2 : deuxième épaisseur moyenne Piston pour frein à disque comportant un logement configuré pour recevoir au moins une pièce d’un dispositif de transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ledit logement comportant une paroi latérale (16), la surface intérieure (25) de la paroi latérale (16) comportant n faces d’appui planes (26, 28) et n faces de liaison (30, 32) entre les faces d’appui planes (26, 28), chacune des faces d’appui planes (26, 28) étant destinée à coopérer avec un bord droit d’une face latérale de ladite une pièce, les faces d’appui planes (26, 28) délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale (16) des portions de première épaisseur moyenne e1 et les faces de liaison (30, 32) délimitant avec la surface extérieure de la paroi latérale (16) des portions d’une deuxième épaisseur moyenne e2, la deuxième épaisseur moyenne e2 étant sensiblement plus faible que la première épaisseur moyenne e1. Piston selon la revendication 1, dans lequel la première épaisseur moyenne e1 est comprise entre 5 mm et 12 mm et la deuxième épaisseur moyenne e2 est comprise entre 2,5 mm et 5 mm. Piston selon la revendication 1 ou 2, dans lequel n est égal à 2 et dans lequel les faces d’appui planes (26, 28) sont parallèles entre elles et diamétralement opposées. Piston selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les faces d’appui planes sont raccordées aux zones de liaison par des portions concaves (134). Frein à disque comportant un étrier (2), au moins un piston (10) selon l’une des revendications 1 à 4 monté coulissant dans l’étrier (2) et immobilisé en rotation dans ledit étrier, au moins une plaquette de frein (P1, P2) destinée à être déplacée par le piston (10) et à venir en contact avec un disque de frein, au moins un motoréducteur (MG), un dispositif de transformation du mouvement de rotation d’un axe de sortie du motoréducteur en mouvement de translation susceptible d’être appliqué par le piston à la plaquette de frein, le dispositif de transformation comportant une pièce tournante (20) bloquée en translation et une pièce (22) bloquée en rotation et susceptible d’être déplacée en translation, ladite pièce tournante (20) et ladite pièce bloquée en rotation (22) étant reçues dans le logement (14) du piston (10) et la pièce bloquée en rotation (22) comportant au moins un bord droit configuré pour coopérer avec une face d’appui plane de la paroi latérale du logement (14) du piston (10). Frein à disque selon la revendication 5, dans lequel ladite pièce tournante (20) est une vis et la pièce bloquée en rotation (22) est un écrou, l’écrou coopérant avec la vis. Frein à disque selon la revendication 6, dans lequel l’écrou (22) comporte une collerette (24) comportant ledit au moins un bord droit. Frein à disque selon la revendication 7, dans lequel la collerette (24) de l’écrou (22) comporte quatre bords droits. Frein à disque selon l’une des revendications 5 à 8, dans lequel le logement (14) du piston (10) délimite avec l’étrier une chambre hydraulique destinée à être connectée à une source hydraulique sous pression pour le freinage de service et dans lequel le motoréducteur forme un frein de parking. Frein à disque selon l’une des revendications 5 à 9, comportant deux plaquettes de frein (P1, P2) et dans lequel l’étrier (2) est du type flottant.