FR3033012A1 - "frein a disque comportant au moins un ressort de rappel elastique d'un patin de freinage, ressort de rappel elastique, kit de remplacement et procede de montage" - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un frein à disque de véhicule automobile qui comporte un disque de frein, un support fixe, un patin de freinage monté coulissant axialement dans le support fixe, et au moins un ressort de rappel élastique (48) du patin de freinage (18) vers sa position de repos. Le ressort (48) une patte de fixation (52) qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage (18), pour être fixée sur une partie du support fixe (14), une patte active (62) qui s'étend dans un plan pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage (18), caractérisé en ce qu'au moins une desdites pattes (52, 62) est fixée par emboîtement sur un tronçon d'extrémité libre d'un pion (350a, 350f) d'orientation axiale.
Description
1 "Frein à disque comportant au moins un ressort de rappel élastique d'un patin de freinage, ressort de rappel élastique, kit de remplacement et procédé de montage" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte à un frein à disque de véhicule automobile. L'invention se rapporte notamment à frein à disque dont un ressort de rappel élastique d'un patin de freinage comporte des moyens de rattrapage du jeu d'usure d'une garniture de friction du patin de freinage. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte par exemple à un frein à disque de véhicule automobile du type décrit et représenté dans la demande de brevet français FR-A1-3.004.500 qui comporte : - un disque de frein qui s'étend dans un plan transversal à un axe d'orientation axiale de rotation du disque ; - un support fixe par rapport à un châssis du véhicule ; - au moins un patin de freinage dont chacun comporte une garniture de friction dont une face transversale de friction coopère avec une piste de freinage associée du disque, le patin de freinage étant monté coulissant axialement dans le support entre une position avant active dans laquelle ladite face de friction est en appui contre la piste annulaire associée du disque, et une position arrière inactive dans laquelle ladite face de friction est espacée axialement de ladite piste annulaire associée du disque, d'un jeu déterminé de fonctionnement ; - au moins un ressort de rappel élastique du patin de freinage vers sa position inactive, qui est par exemple interposé entre le patin de freinage et le support.
3033012 2 Dans un frein à disque, le coulissement des patins de freinage vers leur position active est commandé par un piston. Les deux patins de freinage pincent alors fortement le disque pour ralentir sa rotation. L'opération de freinage est ainsi une 5 opération active. Les patins de freinage sont repoussés vers leur position inactive par le disque en rotation. Il s'agit donc d'une opération passive. Il arrive cependant que le disque ne repousse pas les 10 patins de freinage avec suffisamment de force pour les écarter à distance suffisante du disque. Ceci peut par exemple se produire lorsque le coulissement des patins de freinage est de qualité insuffisante, voire grippé, ou bien si la conception crée de la « restitution ».
15 Bien que les patins de freinage ne soient plus serrés activement contre le disque, chacune des pistes annulaires de ce dernier frotte néanmoins en permanence contre la garniture de friction portée par le patin de freinage associé. Les garnitures de friction subissent ainsi une usure non fonctionnelle prématurée.
20 De plus, ce frottement permanent est susceptible de provoquer un échauffement dommageable pour certains organes du frein à disque. Ce frottement permanent provoque aussi l'apparition d'un couple résiduel qui s'oppose à la rotation du disque. Ceci 25 augmente la consommation du véhicule, tout en diminuant les performances du véhicule. Pour résoudre ces problèmes d'usure et d'échauffement, le document mentionné précédemment propose un frein à disque dans lequel le ressort de rappel élastique comporte des moyens 30 de rattrapage d'un jeu d'usure de la garniture de friction du patin de freinage qui se déforment plastiquement lorsque la course du patin de freinage jusqu'à sa position active est supérieure audit jeu déterminé de fonctionnement.
3033012 3 A cet effet, le ressort de rappel élastique, qui est interposé entre le support fixe du frein à disque et un patin de freinage associé, comporte au moins un tronçon d'orientation axiale qui est déformable élastiquement par traction entre un état de repos et 5 un état d'élongation maximale dont la valeur est égale au jeu déterminé de fonctionnement, le ressort comportant au moins un tronçon déformable plastiquement, sous l'effet d'un effort de traction axiale, formant lesdits moyens de rattrapage du jeu d'usure, ce tronçon déformable plastiquement étant conformé 10 pour être allongé plastiquement lorsque la course du patin de freinage jusqu'à sa position active est supérieure au jeu déterminé de fonctionnement. Dans ce document, le ressort de rappel élastique comporte une portion de fixation du ressort de rappel élastique sur le 15 support fixe, et une branche de raccordement, rigide et d'orientation générale axiale dont le tronçon d'extrémité libre est conformé pour coopérer avec le patin de freinage associé. Selon une autre conception connue, le tronçon d'extrémité libre est fixé sur le patin de freinage.
20 De telles conceptions aboutissent à un montage et un assemblage complexes pour assurer la coopération du ressort de rappel avec le patin de freinage, ou sa fixation sur le patin de freinage et sur le support fixe, ou chape, du frein à disque. Ces inconvénients existent aussi lorsque le ressort de 25 rappel ne comporte pas de tronçon déformable plastiquement. BREF RESUME DE L'INVENTION Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose un 30 frein à disque qui comporte : - un disque de frein qui s'étend dans un plan transversal à un axe d'orientation axiale de rotation du disque ; - un support fixe par rapport à un châssis du véhicule ; 3033012 4 - au moins un patin de freinage qui comporte une plaque transversale verticale qui porte une garniture de friction dont une face transversale de friction coopère avec une piste de freinage associée du disque, le patin de freinage étant monté coulissant 5 axialement dans le support fixe entre une position avant active dans laquelle ladite face de friction est en appui contre la piste de freinage associée du disque, et une position arrière inactive dans laquelle ladite face de friction est espacée axialement de ladite piste de freinage associée du disque, d'un jeu déterminé de 10 fonctionnement ; - et au moins un ressort de rappel élastique du patin de freinage vers sa position inactive comportant : - une portion de fixation du ressort de rappel élastique sur le support fixe en forme d'une patte de fixation qui est reliée à 15 l'extrémité d'une première branche du ressort de rappel élastique et qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage, pour être fixée sur une partie associée du support fixe ; - une branche de raccordement, d'orientation axiale 20 parallèle à la direction de coulissement du patin de freinage, qui comporte une patte active qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage, caractérisé en ce qu'au moins une desdites pattes est fixée par 25 emboîtement sur un tronçon d'extrémité libre d'un pion d'orientation axiale. Selon d'autres caractéristiques du frein à disque : - ladite patte comporte un logement qui reçoit une portion cylindrique dudit tronçon d'extrémité libre ; 30 - ledit logement est ouvert latéralement pour le montage de ladite patte par emboîtement radial sur ladite portion cylindrique ; 3033012 5 - ladite patte est conformée en une rondelle dentée de retenue pour son montage axial par emboîtement élastique sur ladite portion cylindrique ; - la patte est ladite patte active, et ledit pion est porté par 5 le patin de freinage ; - la patte est ladite patte de fixation, et ledit pion est porté par le support fixe ; - ladite portion cylindrique est une gorge radiale dudit tronçon d'extrémité libre du pion ; 10 - ledit pion comporte une collerette radiale de positionnement axial du pion sur la pièce qui le porte ; - le pion est emboîté axialement à force dans un trou complémentaire formé dans la pièce qui le porte ; - ledit logement est un trou circulaire ; 15 - le pion est un pion cylindrique ; - le tronçon d'extrémité libre dudit pion d'orientation axiale comporte une tête chanfreinée ; - le ressort de rappel élastique comporte des moyens de rattrapage d'un jeu d'usure de la garniture de friction du patin de 20 freinage, qui se déforment plastiquement lorsqu'une course du patin de freinage jusqu'à sa position active de freinage, est supérieure audit jeu déterminé de fonctionnement ; - le ressort de rappel élastique est réalisé en une seule pièce par découpe et formage d'une feuille de matériau ; 25 - ladite branche est une branche rigide conformée en une bande qui s'étend dans un plan parallèle à un plan axial. L'invention propose un ressort de rappel élastique axial d'un patin de freinage vers une position inactive, qui comporte : - une portion de fixation du ressort de rappel 30 élastique, sur un support fixe du frein à disque, en forme d'une patte de fixation qui est reliée à l'extrémité d'une première branche du ressort de rappel élastique et qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de 3033012 6 freinage, pour être fixée sur une partie associée d'un support fixe (14) du frein à disque ; - une branche de raccordement, d'orientation axiale parallèle à la direction de coulissement du patin de freinage, qui 5 comporte une patte active qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage, caractérisé en ce que au moins une desdites pattes comporte un logement qui reçoit une portion cylindrique d'un tronçon 10 d'extrémité libre d'un pion d'orientation axiale sur lequel ladite au moins une patte est fixée par emboîtement. Selon d'autres caractéristiques du ressort de rappel élastique : - la patte active est fixée par emboîtement radial sur un 15 pion porté par le patin de freinage, et la patte de fixation est fixée par emboîtement élastique selon la direction axiale sur un pion porté par ledit support fixe ; - le ressort comporte des moyens de rattrapage d'un jeu d'usure d'une garniture de friction du patin de freinage, qui sont 20 interposés entre ladite portion de fixation et ladite branche de raccordement, et qui se déforment plastiquement lorsqu'une course du patin de freinage, selon une direction axiale de déplacement jusqu'à une position active de freinage, est supérieure à un jeu déterminé de fonctionnement ; 25 - le ressort est réalisé en une seule pièce par découpe et formage d'une feuille de matériau. L'invention propose un kit de remplacement pour un frein à disque de véhicule automobile selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un patin de freinage et deux ressorts de 30 rappel élastique appariés audit patin de freinage dont chacun est réalisé selon l'invention. Le kit de remplacement peut comporter de plus deux ressorts de montage du patin de freinage dans le frein à disque.
3033012 7 L'invention propose encore un procédé de montage d'un ressort sur un frein à disque caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives de : - a) montage des glissières opposées ; 5 - b) montage d'un patin de freinage ; - c) montage d'au moins un ressort de rappel élastique en emboîtant radialement la patte active sur le pion actif associé, puis en emboîtant axialement la patte de fixation sur le pion de fixation associé.
10 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre 15 pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée qui représente un frein à disque comportant un exemple de ressort de rappel élastique en une seule pièce selon l'état de la technique ; 20 - la figure 2 est une vue de face qui représente le support fixe du frein à disque de la figure 1 muni de coulisses pour recevoir des ressorts de rappel élastique d'un patin de freinage associé ; - la figure 3A est une vue schématique en perspective qui 25 illustre un exemple de réalisation dans lequel chaque oreille d'un patin de freinage est équipée d'un ressort "radial" ; - la figure 3B est une vue de détail de la représentation à la figure 3A ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective illustrant 30 l'assemblage d'un patin de freinage avec un ressort radial dans un bras d'une chape formant support fixe muni d'une glissière rapportée ; 3033012 8 - la figure 5 est une vue de détail en perspective qui représente un ressort de rappel élastique du patin de freinage en une seule pièce déformable plastiquement selon une alternative de conception ; 5 - la figure 6 est une vue axiale en bout illustrant un frein à disque équipé d'un ressort de rappel élastique d'un patin de freinage selon l'invention, en position montée et fixée du ressort ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un pion de fixation ou de raccordement du ressort de rappel élastique illustré lo à la figure 6 ; - les figures 8 et 9 sont des vues en perspective de la conception illustrée à la figure 6 et qui représentent les étapes successives de montage du ressort de rappel élastique sur le frein à disque.
15 DESCRIPTION DETAILLEEE DES FIGURES Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront 20 désignés par des mêmes références. On adoptera à titre non limitatif et sans référence à la gravité terrestre, des orientations axiales, verticales et transversales en référence au trièdre "A,V,T" des figures. L'orientation axiale "A" est dirigée d'arrière en avant, 25 parallèlement à un axe "B" de rotation du disque 12. On définit le plan horizontal comme étant un plan axial transversal. On a représenté schématiquement à la figure 1 un frein à disque 10 de véhicule automobile. Il s'agit ici d'un frein à disque 30 10 dit à "étrier flottant" ou "étrier coulissant". De manière connue, le frein à disque comporte un disque 12 qui est monté tournant autour d'un axe "B" de rotation 3033012 9 d'orientation axiale. Le disque 12 est solidaire en rotation avec une roue (non représentée) du véhicule automobile. Le frein à disque 10 comporte un support 14, aussi appelé chape, qui est monté fixe par rapport au châssis (non représenté) 5 du véhicule. Le support fixe 14 chevauche un bord périphérique 16 du disque 12. Deux patins de freinage opposés 18, arrière et avant (aussi appelés intérieur et extérieur) sont montés coulissant axialement dans le support fixe 14 de part et d'autre du disque 12.
10 Les deux patins de freinage 18, arrière et avant, présentent une structure et un agencement sur le support fixe 14 qui sont identiques par symétrie par rapport à un plan transversal vertical médian. Par la suite, on ne décrira que le patin de freinage 18 15 arrière, à gauche en considérant la figure 1, la description étant applicable au patin de freinage 18 avant en inversant les directions avant et arrière. Le patin de freinage arrière 18 se présente sous la forme d'une plaque transversale verticale 19 support de garniture de 20 friction. Le patin de freinage arrière 18 présente une face avant 20, qui est orientée vers une face arrière 22 en vis à vis du disque 12 qui est en forme d'une piste annulaire. La face avant 20 porte une garniture de friction 24 dont une face transversale et verticale avant de friction 25 est apte à coopérer avec la face 22 25 du disque 12. Chacune des extrémités transversales opposées du patin de freinage 18 comporte une oreille latérale 26 qui est montée coulissante, avec jeu, dans une coulisse 28 associée d'un bras associé 27 de la chape ou support fixe 14.
30 Chaque coulisse 28 est d'orientation axiale et présente, en section par un plan vertical et transversal orthogonal aux axes A et B, une forme de "C" ouvert transversalement vers l'oreille latérale associée 26 du patin de freinage 18. La coulisse 28 est 3033012 10 délimitée transversalement par un fond 30 d'orientation axiale et globalement verticale. Outre le fond vertical 30, la coulisse est délimitée par un fond horizontal supérieur 33 et par un fond horizontal inférieur 35, tous deux d'orientation axiale.
5 Dans l'exemple représenté aux figures, une glissière 32 est interposée transversalement entre chaque oreille latérale 26 et la coulisse 28 associée. Chaque glissière 32 est un élément lamellaire formé par un ressort à lame de section en "C" qui épouse les parois de la 10 coulisse 28 associée (voir notamment figure 4). La glissière comporte une aile supérieure de glissement et d'appui, d'orientation générale horizontale, qui est interposée entre l'oreille 26 du patin de freinagel8 et le fond supérieur 33 du logement 28, un fond 34 d'orientation verticale, qui est interposée 15 entre l'oreille 26 du patin de freinage et le fond vertical 30, et une aile élastique de maintien qui est agencée sous l'oreille 26 du patin de freinagel8. La glissière 32 comporte ainsi un fond 34 d'orientation verticale et axiale qui est agencé en regard du fond vertical 30 de 20 la coulisse 28. La glissière 32 permet un degré déterminé de mouvement du patin de freinage 18 dans le support fixe 14, c'est-à-dire, généralement mais de manière non limitative, un mouvement de coulissement axial, et un mouvement de coulissement transversal 25 accompagnant la rotation du disque 12, lors d'une action de freinage. De manière non limitative, chaque oreille latérale 26 peut être équipée d'un ressort dit de montage, du type de celui décrit et représenté dans le document FR-A1-2.925.636 et dont un 30 exemple est illustré en détail aux figures 3A, 3B et 4. La figure 4 illustre l'assemblage d'un ressort de montage sur une oreille latérale 26 et le montage de l'oreille ainsi équipée dans une glissière associée 32.
3033012 11 On a représenté schématiquement, aux figures 3A, 3B et 4, un ressort 100 de montage du patin de freinage 18, aussi appelé ressort radial, susceptible d'équiper les oreilles 26 d'un patin de freinage 18 pour le montage et le guidage du patin de freinage 18 5 dans les coulisses axiales associées 28 du support fixe 14, avec, ou non, la présence de glissières 32. De manière connue, chaque ressort 100 de patin comporte une branche inférieure 102 de glissement qui coopère avec un fond horizontal inférieur 35 de la coulisse associée et qui sollicite 10 une facette horizontale supérieure de l'oreille 26 en appui verticalement vers le haut contre le fond horizontal 33 supérieur en vis-à-vis de la coulisse 28. Selon la conformation illustrée, le ressort 100 de patin est communément appelé "ressort escargot" et il comporte une 15 branche 104 prenant appui sous une facette inférieure horizontale de l'oreille 26 du patin de freinage 18, cette branche 104 faisant partie d'une branche de fixation, ou agrafe, 106 qui pince élastiquement l'oreille 26 pour assurer la fixation du ressort 100 de patin sur l'oreille 26.
20 Le ressort 100 de patin comporte encore une branche incurvée 108 qui relie la branche de fixation 106 à la branche inférieure 102 de glissement en assurant principalement l'élasticité du ressort de patin 100. Le patin de freinage 18 est ainsi monté coulissant selon 25 une direction axiale, parallèle à l'axe de rotation B du disque 12, dans le support fixe 14 sur une course de fonctionnement entre : - une position avant active dans laquelle la face transversale avant de friction 25 de la garniture de friction 24 est en appui contre la face 22 en vis à vis du disque 12 ; et 30 - une position arrière inactive dans laquelle la face transversale avant de friction 25 de la garniture de friction 24 du patin de freinage 18 est écartée axialement par rapport à la face 3033012 12 associée 22 du disque 12, d'un jeu déterminé de fonctionnement "J1". Lors d'une opération de freinage, le serrage des patins de freinage 18, depuis leur position inactive jusqu'à leur position 5 active, est commandé par un étrier de frein 36 du frein à disque 10. De manière connue, l'étrier 36 comporte une voûte 38 qui s'étend axialement au-dessus du support fixe 14 en le recouvrant et deux ailes arrière 40 et avant 42 qui s'étendent radialement 10 depuis des bords d'extrémité arrière et avant de la voûte 38 vers l'axe "B". L'aile avant 42 s'étend en regard du patin de freinage 18 avant, et l'aile arrière 40 s'étend en regard du patin de freinage 18 arrière.
15 L'étrier 36 est ici monté coulissant axialement par rapport au support fixe 14 par l'intermédiaire de deux colonnettes parallèles 44 de guidage dont chacune est reçue en coulissement dans un alésage axial associé 45 du support fixe 14. De manière connue, l'aile arrière 40 de l'étrier 36 porte au 20 moins un piston 46 axial dont une face transversale avant d'appui est susceptible, lors d'une opération de freinage, de coopérer avec la face transversale en vis à vis du patin de freinage arrière 18 pour le solliciter axialement vers l'avant, pour exercer un effort axial de serrage de la face transversale avant de friction 25 de la 25 garniture de friction 24 en appui contre la face 22 en vis à vis du disque 12. Par réaction, l'étrier 36 coulisse axialement vers l'arrière et, de manière symétrique, l'aile avant 42 sollicite le patin de freinage 18 avant pour serrer la face transversale arrière de 30 friction 25 de la garniture de friction 24 du patin de freinage 18 avant en appui contre la face 22 avant en vis à vis du disque 12. Lorsque, à l'issue de l'opération de freinage, le piston 46 cesse de solliciter le patin de freinage 18 arrière, le retour des 3033012 13 patins de freinage 18, depuis leur position active vers leur position inactive, est généralement provoqué par la rotation du disque 12 qui "repousse" chaque patin de freinage 18 vers sa position inactive.
5 Néanmoins, dans certains cas, on a constaté que la force de répulsion exercée par le disque 12 n'est pas suffisante pour repousser chacun des patins de freinage 18 jusqu'à sa position inactive respective. La garniture de friction 24 des patins de freinage 18 continue ainsi à frotter contre le disque 12, alors 10 qu'aucune action de serrage des garnitures de friction des patins de freinage par l'étrier 36 n'est commandée. A l'issue d'une opération de freinage, pour garantir que chaque patin de freinage 18 revient dans une position inactive, le frein à disque 10 est équipé de moyens de rappel élastique du 15 patin de freinage 18 vers sa position inactive. Ces moyens de rappel élastique sont réalisés sous la forme de ressorts de rappel élastique qui sont interposés entre le patin de freinage 18 et le support fixe 14. Le frein à disque 10 comporte à titre d'exemple non 20 limitatif quatre ressorts de rappel élastique 48, aussi appelés ressorts "écarteurs", dont chacun - à titre non limitatif - est ici agencé entre un bras 27 du support fixe 14 et une oreille latérale associée 26 d'un patin de freinage 18. Ainsi, un patin de freinage 18, arrière ou avant, est ici 25 associé à deux ressorts de rappel élastique 48 dont chacun coopère avec la plaque 19 porte-garniture de friction. A titre non limitatif, les quatre ressorts 48 de rappel élastique sont de même conception globale et ils sont agencés de la même manière sur le support fixe 14. Le principe de conception 30 d'un seul de ces ressorts 48 de rappel élastique du patin de freinage arrière 18 sera donc décrit ici en détails. Un ressort de rappel élastique 48 se présente sous la forme d'une bande métallique, par exemple en acier, de section 3033012 14 rectangulaire dont la largeur s'étend verticalement et qui réalisée par exemple par découpe, emboutissage et pliage d'une tôle d'acier inoxydable d'épaisseur constante. En se reportant notamment à la figure 5, un ressort de 5 rappel élastique 48 comporte une première portion 50, dite de fixation, en forme générale d'une patte de fixation 52 du ressort 48 sur le support fixe 14, qui est reliée à l'extrémité d'une première branche rigide B1 et qui s'étend dans un plan orthogonal pour être fixée sur une partie associée du support fixe 14, par 10 exemple par rivetage au moyen d'un rivet non représenté qui s'étend à travers un trou circulaire 53 de la patte de fixation 52. A partir de la première branche rigide rectiligne d'orientation axiale B1, le ressort de rappel élastique 48 se prolonge successivement par trois autres branches rigides 15 rectilignes B2, B3 et B4 respectivement. La première branche B1 a son extrémité proximale reliée au coude 54, tandis que son extrémité distale est située axialement hors de la coulisse 28 pour être reliée à la deuxième branche rigide B2.
20 La deuxième branche rigide B2 est reliée à la première branche rigide B1 par un premier pli P1 déformable. Comme la première branche B1, la deuxième branche rigide B2 est conformée en une bande dans le prolongement de la première branche rigide Bl.
25 De façon à ce que le premier pli P1 en forme de coude constitue une zone déformable plastiquement, cette portion est affaiblie mécaniquement, ici au moyen d'une fenêtre ou lumière F1 qui est ici une découpe débouchante de forme rectangulaire. De la même manière, la troisième branche rigide B3 est 30 reliée à la deuxième branche rigide B2 par un deuxième pli déformable plastiquement P2. Le deuxième pli P2 est une portion coudée de la bande de matériau comportant une fenêtre F2.
3033012 15 Enfin, la quatrième branche B4 est reliée à la troisième branche rigide B3 par un troisième pli déformable plastiquement P3. Le troisième pli P3 comporte une fenêtre F3 analogue aux 5 fenêtres F1 et F2. La quatrième branche rigide B4 est rectiligne et d'orientation générale axiale parallèle à la première branche rigide B1 et elle se prolonge ici par un tronçon d'extrémité libre avant destiné à être relié directement au patin de freinage 18 10 associé. Le tronçon d'extrémité libre avant est ici réalisé par prolongement de la bande constitutive des branches Bi. Selon les conceptions illustrées à la figure 1 ou à la figure 5, le tronçon d'extrémité libre avant du ressort de rappel élastique 15 48 est conformé en une patte active 62 qui est coudée à angle droit pour agir directement sur une portion en vis-à-vis de la plaque porte-garniture de friction (figure 1) ou pour être fixée directement sur une partie associée du patin de freinage 18 (figure 5), et par exemple de sa plaque 19 porte-garniture de 20 friction. Dans l'exemple illustré à la figure 5, la patte active 62 s'étend dans un plan orthogonal pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage, par exemple par rivetage au moyen d'un rivet non représenté qui s'étend à travers un trou circulaire 25 63 de la patte active 62. Aux figures, le ressort de rappel élastique 48 est représenté dans un état initial "neuf", c'est-à-dire avant toute déformation plastique des plis Pi. Dans cet état, neuf ou initial, la première branche B1 et la 30 quatrième branche rigide B4 sont sensiblement parallèles entre elles et d'orientation axiale en étant agencées à distance transversale l'une de l'autre.
3033012 16 Dans l'état - non représenté - de déformation plastique maximale du ressort de rappel élastique 48, les première et quatrième branches rigide B1 et B4 sont toujours sensiblement parallèles, d'orientation axiale et espacées l'une de l'autre 5 sensiblement de la même distance, tandis que les trois plis Pi ont été déformés plastiquement. A titre d'exemple, l'épaisseur de la bande de matériau est comprise entre 0,5 et 0,8 millimètre et le matériau est un acier inoxydable de référence X2CrNbCu21 ou de référence 304L 10 (X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11). A titre d'exemple, le déplacement maximal correspondant à une usure maximale « J2 » est égal à environ 14 millimètres. Lorsque le patin de freinage 18 est sollicité vers sa position active par le piston 46, il parcourt tout d'abord le trajet 15 correspondant au jeu "J1" déterminé de fonctionnement. Lors de cette première partie de la course, le patin de freinage 18 entraîne la branche B4 du ressort de rappel élastique 48 de manière à tendre élastiquement le ressort de rappel élastique 48 entre la portion de fixation 50 fixée au support fixe 20 14, et la branche B4 reliée au patin de freinage 18. Les parties déformables élastiquement du ressort de rappel élastique 48 atteignent alors leur état d'élongation maximale. Les plis Pi se déforment, d'abord élastiquement, puis plastiquement.
25 La face transversale avant de la garniture de friction 24 du patin de freinage 18 est encore écartée, par rapport à la face ou piste annulaire associée du disque 12, d'une distance égale au jeu "J2" d'usure. Le patin de freinage 18 poursuit sa course axiale jusqu'à sa position active.
30 Lors de cette deuxième partie de course, les parties déformables élastiquement ne pouvant plus se déformer "élastiquement", l'effort de serrage est transmis aux plis Pi déformables plastiquement du ressort de rappel élastique 48.
3033012 17 Les plis Pi sont alors déformés plastiquement, les déformations élastiques des parties déformables plastiquement étant négligeables par rapport à leur déformation plastique. Lorsque l'opération de freinage prend fin, le patin de 5 freinage 18 est rappelé vers sa position inactive par les parties déformables élastiquement qui reprennent leur état de repos. Le patin de freinage 18 est ainsi à nouveau écarté du disque 12 d'une distance égale au seul jeu "J1" déterminé de fonctionnement ; le jeu "J2" d'usure ayant été absorbé par la 10 déformation plastique des plis Pi déformables plastiquement. Le ressort de rappel élastique 48 permet ainsi de garantir que le patin de freinage 18 est rappelé dans sa position inactive. De plus, l'agencement de plis Pi déformables plastiquement permet d'éviter que l'effort de serrage à exercer 15 par le piston 46 pour actionner le patin de freinage 18 vers sa position active ne devienne trop élevé. En outre, en conservant un jeu "J1" de fonctionnement constant entre le patin de freinage 18 en position inactive et le disque 12, le temps de réponse du système de freinage demeure 20 constant indépendamment de l'usure de la garniture de friction 24. A usure complète maximale de la garniture de friction, le ressort de rappel élastique 48 est déformé plastiquement et, comme le patin de freinage usé 18, il doit être remplacé.
25 Selon les deux conceptions illustrées schématiquement aux figures 1 et 5, le ressort de rappel élastique comporte, de manière intégrée, la patte active 62 destinée à "agir" sur le patin de freinage, et notamment sur la plaque porte-garniture 19. On décrira maintenant en référence aux figures 6 à 9 la 30 conception selon l'invention des moyens de montage et de fixation du ressort de rappel élastique 48 sur le support fixe 14 et sur la plaque porte-garniture 19 du patin de freinage 18.
3033012 18 Plus précisément, la plaque transversale porte-garniture 19 est munie d'une plaque intermédiaire 120. L'équipement de la plaque porte-garniture 19 avec une telle plaque intermédiaire fonctionnelle 120 est connu, et par 5 exemple illustré à la figure 9 avec de plus une plaque en matériau élastomère 122. Les fonctions et rôles de ce type de plaque intermédiaire sont bien connus de l'homme de l'art. La plaque 120 est une plaque métallique, par exemple en 10 acier inoxydable, ou en matériau rigide qui est interposée axialement entre la plaque support de garniture de friction 19 et un organe du frein à disque agissant sur le patin de freinage tel que par exemple le piston. La plaque 120 est solidaire axialement du patin de 15 freinage, par exemple au moyen de rivets 124. La plaque intermédiaire 120 comporte une face 121 destinée à être en contact directement ou indirectement, avec le piston. Pour le montage et la fixation d'un ressort de rappel 20 élastique 48 d'une part sur le support fixe 14 et d'autre part sur le patin de freinage 18, il est fait appel à deux pions cylindriques, ici identiques, 350f et 350a dont la conception sera décrite en détails en référence à la figure 7. Le pion 350a, 350f présente une symétrie de révolution 25 autour de son axe. Le pion 350a, 350f comporte un tronçon cylindrique 352 pour son montage sur la pièce associée qui le porte (bras 27 du support fixe 14 ou plaque porte-garniture 19), qui est chanfreiné et qui est emboîté axialement à force dans un trou 30 complémentaire (non représenté) de la pièce associée. Ainsi, comme on peut le voir aux figures 6, 8 et 9, en position montée, chaque pion 350a, 350f s'étend globalement 3033012 19 selon la direction axiale correspondant à la direction de coulissement du patin de freinage 18. Le pion 350a, 350f comporte une collerette radiale 354, de plus grand diamètre que le tronçon de montage 352, dont une 5 face annulaire radiale 355 est une face de butée qui détermine la position axiale montée du pion 350a, 350f sur la pièce associée qui le porte (bras 27 du support fixe 14 ou plaque porte-garniture 19). Au-delà de la collerette 352, le pion 350a, 350f comporte 10 un tronçon d'extrémité libre 356 de diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la collerette 352 et qui comporte ici, à titre non limitatif, une gorge radiale 358 qui est délimitée axialement par l'autre face annulaire 360 de la collerette radiale 352 et par une face annulaire en vis-à-vis 362.
15 L'extrémité libre du tronçon 356 est conformée en une tête chanfreinée 364. La portion d'extrémité libre de la patte de fixation 52 est ici conformée en une rondelle dentée de retenue 366 avec des lamelles radiales ou griffes 368 qui s'étendent radialement à 20 partir du bord du trou 53, qui sont déformables élastiquement et aptes à être reçues dans la gorge radiale 358 du pion de fixation 350f (Voir figures 6 et 9). Grâce à cette conception, la patte de fixation 52 est apte à être fixée sur le bras 27 du support fixe 14 par emboîtement axial 25 et par déformation élastique de la rondelle dentée à griffes. A l'interface avec la chape ou support fixe 14, le pion de fixation 350f est emboîté axialement à force dans un perçage complémentaire - de même direction axiale que les usinages et perçages pour la réalisation des alésages recevant les 30 colonnettes 44. La forme de rondelle élastique d'arrêt - réalisée lors de la réalisation du ressort 48 - permet un assemblage puis "l'emprisonnement" de la patte de fixation sur le pion.
3033012 20 Le ressort 48 est ainsi rendu solidaire du support fixe 14 et le ressort 48 résiste au moment engendré par l'effort de traction du ressort. La portion d'extrémité de la patte active 62 est conçue en 5 forme d'une fourche 368 ouverte radialement selon la direction transversale. A cet effet, le trou 63 est ouvert radialement pour délimiter deux dents latérales 370. Grâce à cette conception, la patte active 62 est apte à être fixée sur le patin de freinage 18 par emboîtement latéral de la 10 fourche 368 sur le pion actif 350a, dans la gorge latérale 358 (Voir figures 6 et 9). A son interface avec le patin de freinage 18, le pion actif 350a est emboîté axialement à force dans un trou complémentaire réalisé lors de la fabrication de la plaque porte-garniture 19. La 15 patte active 62 du ressort 48 peut alors être "glissée" dans la gorge radiale 358 du pion 350a. Soumis à un effort dans l'axe du piston, le patin de freinage est ainsi rendu "solidaire" du ressort 48 dans la direction axiale. L'assemblage et le montage en usine s'effectue selon le 20 procédé suivant : a) montage des glissières opposées 32 ; b) montage du patin de freinage 18, équipé le cas échéant de ses deux ressorts radiaux 100 ; c) montage d'au moins un ressort de rappel élastique 48 en 25 emboîtant radialement la patte active 62 sur le pion actif associé 350a, puis en emboîtant axialement la patte de fixation 52 sur le pion de fixation associé 350f. Le ressort de rappel élastique 48 est monté et fixé entre le support fixe 14 et le patin de freinage 18. Cet assemblage est 30 suffisamment raide afin de ne pas générer d'élasticité parasite et donc de restitution supplémentaire du patin de freinage 18.
3033012 21 Ce montage et cet assemblage permettent aussi un assemblage en série et la maintenance, lors d'un changement de patin de freinage. Afin de faciliter l'assemblage, le test de coulissement du 5 frein en fin de ligne et la maintenance, le ressort de rappel élastique 48 est monté et "armé" quand le frein est assemblé. Le ressort 48, soumis à l'effort de déplacement du patin de freinage 18, subit un moment de rotation autour de l'axe radial, à son interface avec le support fixe 14, ainsi que l'effort de 10 translation axial permettant le retour du patin de freinage vers sa position dite inactive. Cette conception permet un assemblage rapide du ressort de rappel élastique 48 sur le frein. Elle minimise les surfaces fonctionnelles sur le ressort. Un seul modèle pion est nécessaire.
15 Les deux ressorts équipant un patin de freinage à ses deux extrémités transversales opposées sont identiques. Un ensemble ou kit de remplacement d'un jeu usagé de patins de freinage 18 comporte, pour chaque patin de freinage, un patin de freinage 18 neuf proprement dit équipé de ses pions 20 actifs 350a, et au moins un jeu de deux ressorts de rappel élastique 48. Si le patin de freinage est du type équipé de ressorts de montage de patin 100, le kit de remplacement comporte, pour chaque patin de freinage, un patin neuf équipé de ses deux 25 ressorts de patin 100, un pour chacune de ses deux oreilles radiales 26.
Claims (22)
- REVENDICATIONS1. Frein à disque (10) de véhicule automobile qui comporte: - un disque (12) de frein qui s'étend dans un plan 5 transversal à un axe (A) d'orientation axiale de rotation du disque ; - un support (14) fixe par rapport à un châssis du véhicule ; - au moins un patin de freinage (18) qui comporte une plaque transversale verticale (19) qui porte une garniture de 10 friction (24) dont une face transversale de friction (25) coopère avec une piste de freinage (22) associée du disque (12), le patin de freinage (18) étant monté coulissant axialement dans le support fixe (14) entre une position avant active dans laquelle ladite face (25) de friction est en appui contre la piste de freinage 15 associée (22) du disque (12), et une position arrière inactive dans laquelle ladite face (25) de friction est espacée axialement de ladite piste de freinage associée du disque, d'un jeu (J1) déterminé de fonctionnement ; - et au moins un ressort de rappel élastique (48) du patin 20 de freinage (18) vers sa position inactive comportant : - une portion de fixation (50) du ressort de rappel élastique (48) sur le support fixe (14) en forme d'une patte de fixation (52) qui est reliée à l'extrémité d'une première branche (B1) du ressort de rappel élastique (48) et qui s'étend dans un 25 plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage (18), pour être fixée sur une partie associée du support fixe (14) ; - une branche (B4) de raccordement, d'orientation axiale parallèle à la direction de coulissement du patin de 30 freinage, qui comporte une patte active (62) qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage (18) pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage, 3033012 23 caractérisé en ce qu'au moins une desdites pattes (52, 62) est fixée par emboîtement sur un tronçon d'extrémité libre (356) d'un pion (350a, 350f) d'orientation axiale.
- 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite patte (52, 62) comporte un logement (53, 63) qui reçoit une portion cylindrique (358) dudit tronçon d'extrémité libre (356).
- 3. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit logement (63) est ouvert latéralement pour le montage de ladite patte (62) par emboîtement radial sur ladite portion cylindrique (358).
- 4. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite patte (52) est conformée en une rondelle dentée de retenue (368) pour son montage axial par emboîtement élastique sur ladite portion cylindrique (356).
- 5. Frein à disque selon la revendication 3, caractérisé en ce que la patte est ladite patte active (62), et en ce que ledit pion (350a) est porté par le patin de freinage (18).
- 6. Frein à disque selon la revendication 4, caractérisé en ce que la patte est ladite patte de fixation (52), et en ce que ledit pion (350f) est porté par le support fixe (14).
- 7. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite portion cylindrique est une gorge radiale (358) dudit tronçon d'extrémité libre (356) du pion (350a, 350f).
- 8. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pion comporte une collerette radiale de positionnement axial du pion sur la pièce qui le porte.
- 9. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pion (350a, 350f) est emboîté axialement à force dans un trou complémentaire formé dans la pièce (18, 14) qui le porte.
- 10. Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit logement (53, 63) est un trou circulaire. 3033012 24
- 11. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pion (350a, 350f) est un pion cylindrique.
- 12. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité libre (356) dudit pion (350a, 350f) 5 d'orientation axiale comporte une tête chanfreinée (364).
- 13. Frein à disque (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel élastique (48) comporte des moyens de rattrapage d'un jeu d'usure (J2) de la garniture de friction (24) du patin de freinage (18), qui se déforment 10 plastiquement lorsqu'une course du patin de freinage jusqu'à sa position active de freinage, est supérieure audit jeu déterminé de fonctionnement (J1).
- 14. Frein à disque (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel élastique (48) est 15 réalisé en une seule pièce par découpe et formage d'une feuille de matériau.
- 15. Frein à disque (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite branche (B1, B4) est une branche rigide conformée en une bande qui s'étend dans un plan parallèle 20 à un plan axial.
- 16. Ressort (48) de rappel élastique axial d'un patin de freinage (18), d'un frein à disque (12), vers une position inactive, dans lequel le ressort de rappel élastique (48) comporte : - une portion de fixation (50) du ressort de rappel 25 élastique (48), sur un support fixe (14) du frein à disque, en forme d'une patte de fixation (52) qui est reliée à l'extrémité d'une première branche (B1) du ressort de rappel élastique (48) et qui s'étend dans un plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage (18), pour être fixée sur une partie 30 associée d'un support fixe (14) du frein à disque ; - une branche (B4) de raccordement, d'orientation axiale parallèle à la direction de coulissement du patin de freinage, qui comporte une patte active (62) qui s'étend dans un 3033012 25 plan orthogonal à la direction de coulissement axial du patin de freinage (18) pour être fixée sur une partie associée du patin de freinage, caractérisé en ce que au moins une desdites pattes (52, 62) 5 comporte un logement (53, 63) qui reçoit une portion cylindrique (358) d'un tronçon d'extrémité libre (356) d'un pion (350a, 350f) d'orientation axiale sur lequel ladite au moins une patte (52, 62) est fixée par emboîtement.
- 17. Ressort selon la revendication 16, caractérisé en ce 10 que la patte active (62) est fixée par emboîtement radial sur un pion porté par le patin de freinage (18), et en ce que la patte de fixation (52) est fixée par emboîtement élastique selon la direction axiale sur un pion porté par ledit support fixe (14).
- 18. Ressort selon la revendication 16, caractérisé en ce 15 qu'il comporte des moyens de rattrapage d'un jeu d'usure (J2) d'une garniture de friction (24) du patin de freinage (18), qui sont interposés entre ladite portion de fixation et ladite branche de raccordement (B4), et qui se déforment plastiquement lorsqu'une course du patin de freinage (18), selon une direction axiale de 20 déplacement jusqu'à une position active de freinage, est supérieure à un jeu déterminé de fonctionnement (J1).
- 19. Ressort selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé en une seule pièce par découpe et formage d'une feuille de matériau. 25
- 20. Kit de remplacement pour un frein à disque de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un patin de freinage (18) et deux ressorts (48) de rappel élastique appariés audit patin de freinage (18). 30
- 21. Kit de remplacement selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte de plus deux ressorts (100) de montage du patin de freinage dans le frein à disque. 3033012 26
- 22. Procédé de montage d'un ressort selon la revendication 17 sur un frein à disque selon les revendications 5 et 6 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives de : 5 - a) montage des glissières opposées (32) ; - b) montage d'un patin de freinage (18) ; - c) montage d'au moins un ressort de rappel élastique (48) en emboîtant radialement la patte active (62) sur le pion actif associé (350a), puis en emboîtant axialement la patte de fixation io (52) sur le pion de fixation associé (350f).
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