Brevet FR3163131A1 — publié le 20251212

Etrier de frein à disque de véhicule automobile, comportant un piston (10) présentant suivant un axe (A) une paroi arrière (12) recevant la pression d’un liquide de frein, une partie cylindrique (16) de guidage dans l’étrier (2), un creux intérieur circulaire (20) comprenant une ouverture tournée vers l’avant, et une entretoise d’isolation thermique (22) formée dans un matériau faiblement conducteur, comprenant une face arrière (26) en appui axial au fond du creux intérieur (20), une face avant (30) en appui sur la plaquette (8), et un contour extérieur circulaire (24) présentant au moins trois bossages de centrage (34) en appui dans ce creux intérieur (20). Figure 1 ÉTRIER DE FREIN À DISQUE DE VÉHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UNE PROTECTION THERMIQUE La présente invention concerne un étrier de frein à disque de véhicule automobile comportant une protection thermique, ainsi qu’un véhicule automobile équipé de tels étriers de frein. Certains véhicules comportent un circuit de freinage comprenant un maître-cylindre commandé par la pédale de frein, transmettant la pression d’un liquide de frein à des étriers comprenant de chaque côté d’un disque de frein une plaquette avec une garniture de frottement. Les garnitures serrées sur le disque par un piston unique d’un seul côté dans le cas d’un étrier flottant, ou par un piston disposé de chaque côté, génèrent une énergie thermique par le frottement sur le disque. En cas de freinage prononcé, à partir d’une vitesse élevée du véhicule, ou dans une longue descente de montagne nécessitant des freinages fréquents, on peut obtenir une élévation importante de la température du disque transmise par conduction au liquide de frein entrant dans les étriers, qui peut atteindre sa température d’ébullition. La température du disque peut atteindre 800°C. Les différents types de fluides de freinage normalisés présentent à l’origine une température d’ébullition supérieure à 200°C, pouvant dépasser 260°C pour certains types, mais ils sont hydrophiles et avec un chargement en humidité au cours du temps ils présentent une température d’ébullition qui diminue, et peut descendre en dessous de 170°C. On obtient un risque de formation dans le frein d’un bouchon de vapeur, appelé « vapor lock » en langue anglaise, qui donne une élasticité importante à la colonne de liquide du circuit comprenant ce frein, empêchant la transmission d’une pression sur les plaquettes. La vitesse du véhicule ajoutant une circulation d’air frais de refroidissement autour des freins des roues, on peut obtenir ce phénomène après un freinage prolongé ayant fortement chauffé les freins alors que le véhicule présente une vitesse faible qui ne les refroidit plus. Par ailleurs afin d’améliorer les performances aérodynamiques du véhicule on utilise des enjoliveurs de roue présentant des petites ouvertures pour limiter la résistance de l’air ce qui diminue la ventilation et la capacité de refroidissement du système de freinage installé derrière, comprenant le disque de frein et son étrier. Pour éviter ces problèmes un type d’étrier de frein connu, présenté notamment par le document US-A-4867280, comporte une membrane ou un piston qui reçoit d’un côté le liquide d’alimentation venant du maître-cylindre, pour le transmettre de l’autre côté à un deuxième liquide de frein actionnant les deux pistons de l’étrier. De cette manière on sépare deux fluides différents soumis à la même pression, ce qui permet de prévoir pour le deuxième liquide de frein dans l’actionneur une meilleure résistance à l’ébullition alors que le premier liquide arrivant du maître-cylindre présente des meilleures qualités pour les autres paramètres comme la tenue à la corrosion et la lubrification. Toutefois la gestion de deux fluides différents et complexes, en particulier en cas d’entretien lors du renouvellement des fluides avec des risques d’erreur de choix de ces fluides. Un autre type d’étrier de frein connu, présenté notamment par le document FR-A1-3114134, comporte une entretoise intermédiaire ajustée entre le piston et la plaquette, formée par un matériau disposant d’une faible conductivité thermique afin de réaliser une isolation entre la garniture générant des calories et le liquide de freinage disposé en arrière de ce piston. En particulier le piston comporte un creux intérieur ouvert vers la plaquette, qui reçoit une entretoise annulaire courte prenant appui sur la collerette avant de ce piston en réalisant à la fois son centrage et l’appui axial. En variante le piston reçoit une entretoise longue rentrée dans son creux intérieur, prenant appui axialement au fond de ce creux, qui présente un centrage circulaire sur le contour intérieur du creux ou autour d’un bossage formé au fond de ce creux. Dans tous les cas on a un centrage de l’entretoise par un contour circulaire prenant appui dans le creux du piston, ce qui donne une grande surface d’échange thermique entre ces entretoises et le piston favorisant une conduction des calories venant de la plaquette. L’isolation thermique du liquide de frein en arrière du piston n’est pas optimisée, ce qui peut poser des problèmes d’ébullition de ce liquide avec des pertes de freinage sur la roue concernée. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un étrier de frein à disque de véhicule automobile, comportant un piston présentant suivant un axe une paroi arrière recevant la pression d’un liquide de frein, une partie cylindrique de guidage dans l’étrier, et un creux intérieur circulaire comprenant une ouverture tournée vers l’avant, cet étrier étant remarquable en ce qu’il comporte une entretoise d’isolation thermique formée dans un matériau faiblement conducteur, comprenant une face arrière en appui axial au fond du creux intérieur, une face avant en appui sur la plaquette, et un contour circulaire présentant au moins trois bossages de centrage en appui dans ce creux intérieur. Un avantage de cet étrier de frein est que l’entretoise isolante comporte près de la plaquette le minimum de surfaces de contact avec le piston pour assurer son centrage à l’intérieur, formées par au moins trois bossages qui répartis sur son contour et avec une faible largeur sont suffisants pour réaliser l’alignement axial dans le creux circulaire du piston. On limite ainsi la conduction thermique vers le piston et le liquide de freinage. On peut alors utiliser des enjoliveurs de roues présentant moins d’ouvertures, donnant au véhicule un meilleur coefficient de pénétration dans l’air ce qui améliore sa consommation. De plus la sécurisation du freinage est mieux assurée, et on peut dans certains cas réduire le dimensionnement de ses composants en diminuant les masses et les coûts. L’étrier de frein selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les bossages présentent une forme allongée axialement. Dans ce cas, avantageusement la forme allongée des bossages part de la face avant de l’entretoise, et s’étend sur moins de la moitié de la longueur axiale de son contour circulaire. Avantageusement, chaque bossage présente une section transversale triangulaire comprenant une pointe en appui dans le creux intérieur. Avantageusement, les bossages ajustés dans le creux intérieur présentent sur le contact une déformation élastique. En particulier, la déformation élastique peut être supérieure à 0,1mm. Avantageusement, la face avant d’entretoise en appui sur la plaquette forme une couronne extérieure entourant un creux qui réduit la surface d’appui sur cette plaquette. Avantageusement, l’entretoise est formée par un moulage comprenant l’injection d’une matière plastique. Dans ce cas, avantageusement la face arrière de l’entretoise comporte des empreintes en creux d’appui d’éjecteurs disposés dans le moule d’injection, L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé de freins à disques, remarquable en ce que ces freins comportent des étriers comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 présente en coupe axiale un étrier de frein selon l’invention comportant un unique piston ; FIG. 2 présente cet étrier en coupe transversale suivant le plan de coupe II-II, et une vue de détail agrandie de cette coupe ; et FIG. 3 présente l’entretoise seule de cet étrier. Les figures 1, 2 et 3 présentent un étrier de frein 2 entourant un disque de frein 4 présentant deux faces extérieures parallèles 6 recevant la pression de plaquettes de frein 8 comprenant chacune une garniture collée sur une plaque métallique. L’étrier de frein 2 comporte un piston 10 coulissant suivant un axe A dans un alésage, comprenant une paroi arrière transversale 12 recevant la pression du fluide arrivant dans une chambre arrière 14 présentant un diamètre un peu supérieur à celui de l’alésage, puis une partie cylindrique axiale 16 de guidage avec une étanchéité assurée par un joint annulaire 18 engagé dans une gorge intérieure de cet alésage. Le piston 10 comporte un creux intérieur cylindrique 20 ouvert vers l’avant AV, laissant la partie cylindrique 16 et la paroi arrière 12 qui sont minces pour alléger ce piston. L’étrier de frein 2 comporte deux perçages axiaux 42 éloignés de son alésage, qui reçoivent des tiges de guidage fixées dans un support d’étrier pour permettre son coulissement axial afin de répartir la pression sur les deux plaquettes de frein 8. Une entretoise d’isolation thermique 22 réalisée par moulage dans un matériau faiblement conducteur, ajustée dans le creux intérieur 20, comporte un contour extérieur cylindrique 24 qui est circulaire, et une face arrière transversale 26 qui présente un évidement conique ouvert vers l’arrière afin de réduire sa quantité de matière tout en gardant une résistance mécanique suffisante, en laissant une couronne d’appui sur le fond de ce creux. L’entretoise d’isolation thermique 22 présente sur sa face transversale avant une couronne 30 d’appui sur la plaquette de frein 8, comprenant un évidement intérieur de faible profondeur 32 qui réduit la surface en contact avec cette plaquette et la transmission de chaleur vers l’entretoise. La poussée appliquée sur le piston 10 par la pression du liquide de frein est transmise axialement à l’entretoise 22 par sa face arrière transversale 26 en appui sur le fond arrière 12, qui l’applique à son tour par sa couronne d’appui avant 30 sur la plaquette de frein 8. Le contour cylindrique extérieur 24 de l’entretoise 22 présente huit bossages allongés axialement 34 et répartis sur ce contour, partant de la face avant, qui disposent d’une petite longueur représentant moins de la moitié de la longueur axiale de cette entretoise, avantageusement environ le quart. Chaque bossage 34 présente en coupe transversale une section triangulaire sensiblement isocèle, disposant d’une pointe en appui sur l’alésage de guidage du piston 10. Les bossages allongés 34 réalisent par leurs pointes réparties sur le contour de l’alésage un centrage de l’entretoise 22 avec une très faible surface de contact entre cette entretoise et le piston 10. En variante au moins trois bossages 34 répartis régulièrement permettent le centrage. La couronne d’appui de la face arrière 26 de l’entretoise 22 comporte une série d’empreintes en creux circulaire 40 de faible profondeur, comprenant huit creux répartis angulairement, recevant chacun la poussée d’un éjecteur axial disposé dans le moule d’injection pour sortir l’entretoise vers l’avant. Les bossages allongés axialement 34 et formé vers l’avant de l’entretoise 22 donnent une forme du moule permettant une éjection de l’entretoise moulée 22 dans la direction avant. On obtient ainsi la meilleure isolation thermique entre la plaquette de frein 8 dégageant des calories par sa friction sur le disque de frein 4, et le piston métallique 10 grâce d’une part à la faible conductivité thermique du matériau de l’entretoise 22, et de plus à la surface de contact très réduite des bossages allongés 34 avec ce piston, représenté uniquement par la pointe de la section triangulaire. Avantageusement on réalise une section triangulaire des bossages allongés 34 présentant une arête extérieure vive, qui est comprimée faiblement, d’au moins 0,1mm pour obtenir par déformation élastique un appui constant et un centrage de l’entretoise 22 dans l’alésage. On notera que les bossages 34 disposés près de la plaquette de frein 8 présentent une surface de contact réduite avec le piston 10 pour limiter les échanges directs de calories, alors que la couronne de face arrière transversale 26 présente une surface de contact plus importante avec ce piston mais est plus éloignée de la source de chaleur. Par ailleurs les bossages allongés 34 laissent entre eux un passage axial libre entre l’arrière de l’entretoise 22 disposée au fond du creux de piston 20, et l’avant, qui permet d’évacuer des gaz comme de la vapeur d’eau venant d’une condensation d’humidité au fond de l’alésage qui se vaporiserait lors des freinages. De plus la déformation élastique des bossages allongés 34 donne un serrage de l’entretoise d’isolation 22 dans l’alésage de piston 20 qui la maintient en place au fond de ce creux, en évitant notamment un glissement vers l’avant quand le frein est au repos. On obtient de manière simple, en conservant un étrier de frein 2 qui peut ne pas être modifié, ou faiblement modifié, et pour un coût réduit comprenant la fabrication de l’entretoise 22 obtenue directement par le moulage, une protection qui limite l’échauffement du liquide de frein. On peut en particulier améliorer les qualités aérodynamiques des enjoliveurs fixés sur roues en réduisant les perçages de ventilation du frein disposé derrière. On peut aussi réduire le dimensionnement de certains composants des freins qui subissent un échauffement moindre. Etrier de frein à disque de véhicule automobile, comportant un piston (10) présentant suivant un axe (A) une paroi arrière (12) recevant la pression d’un liquide de frein, une partie cylindrique (16) de guidage dans l’étrier (2), et un creux intérieur circulaire (20) comprenant une ouverture tournée vers l’avant, caractérisé en ce qu’il comporte une entretoise d’isolation thermique (22) formée dans un matériau faiblement conducteur, comprenant une face arrière (26) en appui axial au fond du creux intérieur (20), une face avant (30) en appui sur la plaquette (8), et un contour extérieur circulaire (24) présentant au moins trois bossages de centrage (34) en appui dans ce creux intérieur (20). Etrier de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bossages (34) présentent une forme allongée axialement. Etrier de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme allongée des bossages (34) part de la face avant (30) de l’entretoise (22), et s’étend sur moins de la moitié de la longueur axiale de son contour circulaire (24). Etrier de frein selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque bossage (34) présente une section transversale triangulaire comprenant une pointe en appui dans le creux intérieur (20). Etrier de frein selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bossages (34) ajustés dans le creux intérieur (20) présentent sur le contact une déformation élastique. Etrier de frein selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la déformation élastique est supérieure à 0,1mm. Etrier de frein selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face avant d’entretoise (30) en appui sur la plaquette (8) forme une couronne extérieure entourant un creux (32) qui réduit la surface d’appui sur cette plaquette (8). Etrier de frein selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’entretoise (22) est formée par un moulage comprenant l’injection d’une matière plastique. Etrier de frein selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face arrière (26) de l’entretoise (22) comporte des empreintes en creux (40) d’appui d’éjecteurs disposés dans le moule d’injection. Véhicule automobile équipé de freins à disques, caractérisé en ce que ces freins comportent des étriers (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes.