Titre : Frein équipé d'une pièce de guidage d'une vis à billes déplaçant une plaquette de freinage

L'invention se rapporte à un frein équipé d'une pièce de guidage d'une vis à billes déplaçant une plaquette de freinage.

Certains freins comprennent une vis à billes par laquelle les mouvements de rotation d'un moteur actionneur sont transformés en mouvements de translation d'une plaquette servant au freinage. Les forces de freinage peuvent toutefois produire des efforts importants en direction radiale de la vis, qui endommage les billes et diminue la durée de vie du mécanisme.

On a donc cherché en concevant l'invention à éviter cet inconvénient, en fournissant un support à la vis à billes contre les efforts s'exerçant dans sa direction radiale, afin d'éviter de charger les billes, sans compliquer beaucoup le dispositif.

Sous une forme générale, l'invention est relative à un frein comprenant une partie fixe, une plaquette de freinage mobile par rapport à la partie fixe, une vis à billes à laquelle la plaquette de freinage est fixée, et une cartouche de transmission de mouvement et d'effort installée dans un logement de la partie fixe et s'étendant entre un pignon moteur et un écrou à billes engrenant avec la vis à billes en convertissant un mouvement de rotation du pignon moteur en un mouvement de translation de la vis à billes dans une direction axiale de la vis à billes, le frein étant caractérisé par une pièce de guidage possédant une première surface d'appui, engagée sur la vis à billes en maintenant la vis à billes contre des mouvements perpendiculaires à la direction axiale, et une seconde surface d'appui, retenue par une pièce de la cartouche en appui sur la partie fixe contre des mouvements perpendiculaires à ladite direction axiale.

Cette pièce de guidage peut occuper un volume réduit au centre du dispositif, sans imposer d'augmentation importante de son poids ou de son volume. Elle est prévue pour communiquer les efforts radiaux subis par la vis à billes pendant les freinages à des portions fixes du frein, notamment le boîtier ou la chape plus résistante que les billes. Ces avantages sont plus marqués si certaines caractéristiques optionnelles sont ajoutées à la définition précédente, notamment :

- la vis à billes comporte un évidement et la pièce de guidage comporte une partie, sur laquelle la première surface d'appui est présente, qui pénètre dans lesdits évidements : la pièce de guidage pénétrant dans la vis à billes et la soutenant par l'intérieur de celle-ci est forcément de petit volume ;

- la pièce de guidage, la vis à billes et la pièce de la cartouche sont toutes de révolution et coaxiales : la pièce de guidage occupant alors un volume central dans le logement, il sera encore facile de la construire avec une extension modérée ;

- la pièce de guidage est fixe en rotation, la pièce de la cartouche est tournante, et est reliée à la seconde surface d'appui par un palier ;

- les surfaces d'appui sont à deux extrémités opposées de la pièce de guidage ;

- la première surface d'appui forme un bourrelet cylindrique saillant autour de la pièce de guidage ;

- et la pièce de cartouche peut avantageusement être soit le pignon, la pièce de guidage pouvant alors traverser un porte-satellites de la cartouche, soit l'écrou à billes.

Le frein auquel l'invention sera appliquée pourra être soit un frein de service, soit un frein de stationnement.

L'invention sera maintenant décrite en détail au moyen des figures suivantes, qui en détaillent les différents aspects, caractéristiques et avantages, pour des réalisations particulières données à titre purement illustratif :

Figure 1 illustre une première réalisation de l'invention ;

Figure 2 cette réalisation, dans un autre état du frein ;

Figure 3 une variante de réalisation ; et

Figure 4 une autre réalisation de l'invention.

Toutes ces figures sont en perspective avec arrachement partiel.

On se reporte aux figures 1 et 2. Un frein comprend une partie fixe dont une portion principale 1 fixe, pouvant appartenir à une chape, comporte un logement 2 cylindrique s'ouvrant à une extrémité de la portion principale 1, et un étrier 3 relié à la portion principale 1 et porteur d'une plaquette fixe 4 de freinage qui est en butée axiale sur le nez de l'étrier 3, par exemple en lui étant fixée. L'étrier 3 est mobile par rapport à la portion principale 1, en étant guidé en translation, dans la direction d'un axe X-X. Une plaquette mobile 5 de freinage est située en face de la plaquette fixe 4 de freinage en étant alignée avec elle sur l'axe X-X, et elle est fixée à une vis à billes 6 par un raccord 7. La vis à billes 6 s'étend dans le logement 2, qui contient aussi une cartouche 8 de transmission de mouvements et d'efforts qui est composée de divers pièces engrenant les unes avec les autres, et destinées à convertir les mouvements de rotation d'un arbre moteur 9 en mouvements de translation de la vis à billes 6 dans la direction de l'axe X-X. La cartouche 8 comprend, successivement, à partir de l'arbre moteur 9, un pignon moteur 10, un porte-satellites 11, une couronne 12 et un écrou à billes 13 engrenant avec la vis à billes 6 par des billes ordinaires et non représentées. Les satellites situés radialement entre le porte-satellites 11 et la couronne 12 assurent l'irréversibilité des mouvements transmis à l'intérieur du frein. Le pignon moteur 10 est fixé à l'arbre moteur 9, et le porte-satellites 11 engrène avec le pignon moteur 10 aussi bien qu'avec la couronne 12 par deux cercles de pignons satellites. L'écrou à billes 13 est fixée à la couronne 12. La portion principale 1 soutient l'arbre moteur 9 et le pignon moteur 10 au moyen d'un premier palier 14, le porte-satellites 11 par un deuxième palier 15, et la couronne 12 porteuse de l'écrou à billes 13 par un troisième palier 16, ainsi que par une butée 17 à rouleaux. La figure 1 représente le dispositif à un état 9 en l'absence de freinage, les plaquettes 4 et 5 étant neuves et éloignées l'une de l'autre, et la figure 2 un état opposé, où les plaquettes 4 et 5 ont été usées et sont rapprochées fortement pour exercer un freinage. La vis à billes 6 est alors partiellement sortie de la partie fixe du frein et reçoit des forces de freinage en direction radiale (perpendiculairement à l'axe X-X) dans un état où le porte-à-faux qu'elle fait avec l'écrou à billes 13, qui la soutient par l'intermédiaire des billes, est assez important.

Il est conforme à l'invention d'ajouter au dispositif une pièce de guidage

18 pour reprendre les efforts radiaux exercés sur la vis à billes 6 et soulager les billes. La pièce de guidage 18 est de forme générale cylindrique, comprend une première surface d'appui 19 à une première extrémité 20 et une seconde surface d'appui 21 à l'extrémité opposée 22. La première surface d'appui 19 correspond à la face périphérique extérieure circulaire de la première extrémité 20, qui pénètre dans un évidement central 23 de la vis à billes 6, qui est creuse. La première surface d'appui 19 s'étend à faible distance de la paroi de l'évidement central 23, dans lequel la première extrémité 20 coulisse avec un petit jeu. La seconde surface d'appui 21 est la surface périphérique de l'extrémité opposée 22, et elle est reliée au pignon moteur 10 par un roulement 24, logé dans une concavité du pignon moteur 10 et dans l'évidement central duquel elle est engagée en étant serrée. La pièce de guidage 18 traverse le porte-satellites 11 par un perçage 25 avec du jeu.

Lors d'un freinage de service, les plaquettes 4 et 5 sont rapprochées, appliquées sur un disque de frein tournant et sont entraînées par frottement dans la direction tangentielle de la rotation du disque. Les forces radiales exercées sur la plaquette mobile 5 et la vis à billes 6 sont transmises à la pièce de guidage 18 par la première surface d'appui 19, puis au pignon moteur 10 et à l'arbre moteur 9 par la seconde surface d'appui 21 et le roulement 24 ; elles sont ensuite transmises à la partie fixe du frein par le premier palier 14. L'effort exercé sur les billes entre la vis à billes 6 et l'écrou à billes 13 est fortement réduit. La pièce de guidage 18 assure donc la reprise des efforts non axiaux, ayant une composante orthogonale à l'axe X-X, dont les efforts tangentiels, sans gêner la reprise ni la génération d'efforts axiaux par la vis à billes 6. Et la pièce de guidage 18 est de petit volume et impose peu de modifications à la conception du frein, et donc peu de poids et de volume supplémentaire.

La figure 3 est une variante de réalisation, d'après laquelle la première surface d'appui, maintenant 26, est plus courte car située sur un bourrelet Tl en saillie extérieure de la première extrémité de la pièce de guidage, maintenant 28. La première surface d'appui 26 peut avoir une forme cylindrique, comme représenté ici, ou autre. Le reste de la réalisation n'est pas modifié, et la pièce de guidage 28 se comporte de la même façon que la pièce de guidage 18 précédente.

Une autre conception, bien distincte des précédentes, est représentée à la figure 4. La pièce de guidage, maintenant 29, comporte toujours une première surface d'appui, maintenant 30, disposée sur une portion cylindrique 31 enfoncée dans un évidement 32 de la vis à billes, maintenant 33. La différence principale est que la pièce de guidage 29 n'est pas soutenue par le palier 24 et le pignon moteur 10, mais par l'écrou à billes, maintenant référencé par 34. A cet effet, la pièce de guidage 29 est plus courte que la précédente et comprend, hors de l'évidement 32, une collerette 35 saillante, dont le rayon est plus grand que celui de la vis à billes 33 et qui s'étend jusqu'à la face intérieure de l'écrou à billes 34, auquel il est uni par un palier, ici composé simplement de billes 36 roulant dans des gorges de la collerette 35 et de l'écrou à billes 34.

Cette réalisation peut présenter l'inconvénient de nécessiter une pièce de guidage 29 de plus grand volume. Mais son effet est analogue à celui de la réalisation précédente, les efforts radiaux exercés sur la vis à billes 33 étant transmis à l'écrou à billes 34, s'appuyant sur la partie fixe par le palier 16, par l'intermédiaire des billes 36 qui constituent donc la seconde surface d'appui de la tige de guidage 29. Les billes reliant la vis à billes 33 à l'écrou à billes 34 sont déchargées comme précédemment. La pièce de guidage 29 assure donc ici encore la reprise des efforts non axiaux, ayant une composante orthogonale à l'axe X-X, dont les efforts tangentiels, sans gêner la reprise ni la génération d'efforts axiaux par la vis à billes 33. Quelques modifications supplémentaires sont à remarquer dans cette réalisation, et notamment que le porte-satellites, maintenant 37, peut être légèrement modifié et être soutenu par le dernier palier 24 déjà mentionné, le palier 15 de la réalisation précédente, qui soutenait le porte-satellites 11, étant alors omis.

Nomenclature

Portion principale fixe

Logement

Etrier

Plaquette fixe

Plaquette mobile

Vis à billes

Raccord

Cartouche de transmission

Arbre moteur

Pignon moteur

Porte-satellites

Couronne

Ecrou à billes

Premier palier

Deuxième palier

Troisième palier

Butée à rouleaux

Pièce de guidage

Première surface d'appui

Première extrémité

Seconde surface d'appui

Extrémité opposée

Evidement central

Roulement

Perçage

Première surface d'appui

Bourrelet

Pièce de guidage

Pièce de guidage Première surface d'appui Portion cylindrique Evidement Vis à billes Ecrou à billes Collerettes Billes Porte-satellites