L'invention se rapporte à un étrier de frein à disque, notamment pour montage flottant, pour frein de parc automatique à actionneur mécanique avec assistance hydraulique. Cet étrier comprend une première et une deuxième branches reliées rigidement entre elles par une voûte pour enserrer entre elles me disque de frein. Selon l'invention, l'étrier comprend :

- une première partie monopièce, dite fût rapporté, réalisant la première branche et portant la liaison avec le véhicule, et

une deuxième partie monopièce, dite voûte rapportée, réalisant la voûte d'étrier et la deuxième branche, qui est assemblée rigidement sur ladite première partie par des moyens d'assemblage mécaniques.

Le fût rapporté est typiquement réalisé en aluminium, et la voûte rapporté est typiquement réalisée en fonte.

Selon une particularité, l'étrier comprend un logement agencé pour réaliser la chambre mécanique de l'actionneur de frein de stationnement, réalisé d'un seul tenant avec le fût rapporté.

L'invention se rapporte en outre à un procédé d'industrialisation et un procédé d'assemblage, comprenant la définition et l'assemblage de plusieurs modèles de voûtes rapportées sur un même modèle de fût rapporté, et inversement. Etat de la technique

Les freins à disque sont un type de frein très utilisé dans les véhicules routiers, et notamment à quatre roues mais aussi à deux roues, en particulier les automobiles et les véhicules utilitaires légers.

Dans un frein à disque, un étrier comprenant deux branches reliées entre elles par une voûte est solidaire en rotation du véhicule, par exemple du porte-fusée formant le moyeu de la roue. L'étrier enjambe un secteur d'un disque qui est solidaire de la roue, avec une branche de chaque côté du disque. L'étrier enserre le disque entre ses branches par l'intermédiaire d'une paire de garnitures de frottement, ou plaquettes, une de chaque côté du disque. Pour le freinage, ces garnitures sont serrées contre le disque par l'action d'un ou plusieurs pistons de frein, actionnés en général par une pression hydraulique. Ce serrage crée ainsi un frottement entre les garnitures et le disque, qui dissipe sous forme de chaleur l'énergie cinétique de la roue et réalise le freinage.

La fonction de frein de service consiste à ralentir le véhicule lorsqu'il est en mouvement, si besoin jusqu'à son arrêt complet. En plus du frein de service, un tel frein à disque peut aussi être mis en œuvre pour remplir aussi une fonction de frein de secours et/ou de frein de stationnement, aussi appelée frein de parc. Cette fonction est en général obtenue par un autre actionneur, et généralement sur les roues arrières.

De nombreux véhicules sont munis d'une fonction de frein de parc plus ou moins automatisée, qui est commandée par l'intermédiaire d'une commande électrique.

Les FIGURE la à FIGURE ld illustrent un type de frein à disque incluant une fonction de frein de parc automatique actionnée de façon électro-hydraulique, sur un frein 1, la à montage flottant. Dans ce type de montage seule l'une Bl des branches de l'étrier contient un piston de frein 111 qui appuie sur l'une 81 des garnitures, et l'autre branche B2 reçoit directement l'appui de l'autre garniture 82 appelée extérieure. L'appui du piston sur l'une des garnitures diminue ainsi l'écart disponible entre les deux branches de l'étrier, en agissant d'un seul côté du disque 90. Pour compenser cette diminution unilatérale, l'étrier 11 dans son ensemble se déplace en translation parallèlement à la direction Al de déplacement du piston, par exemple par des alésages 71 d'axe A7 qui coulissent sur des colonnettes solidaires du train roulant.

En frein de service, le piston de frein 111 est déplacé par une pression hydraulique connecté à la chambre du piston par une ou plusieurs ouvertures hydrauliques 18, par exemple pour une arrivée et une vis de purge.

En frein de parc, le déplacement du piston de frein 11 est commandé par un dispositif mécanique monté à l'intérieur d'une chambre mécanique 12, qui est entraîné par un moteur électrique, dans le logement fermé par le couvercle 121. Pour fournir l'effort de serrage nécessaire pour assurer et maintenir l'immobilisation du véhicule sur une longue durée, ce mécanisme est assistée par un deuxième piston hydraulique monté dans une chambre d'assistance 13, ou "chambre de boost". Celle-ci reçoit, par des arrivées hydrauliques 138, une pression hydraulique commandée par une pompe hydraulique haute pression à commande électrique, par exemple de l'ordre de 180 bar.

Typiquement, comme illustré en FIGURE la, la chambre mécanique 12 est traversée par des vis 137 qui prennent appui sur la chambre de boost 13. Ces vis viennent s'ancrer dans l'étrier 11 pour serrer les deux chambres contre lui et réaliser l'assemblage.

Ces éléments sont en général réalisés par moulage. La chambre mécanique 12 et la chambre de boost 13 sont en général en alliage léger, typiquement à base d'aluminium.

Comme illustré en FIGURE lb, l'étrier lui-même peut aussi être réalisé en un métal plus rigide, typiquement de la fonte, ici représentée en plus clair. Cela permet un moindre encombrement, ainsi qu'une moindre absorption des efforts c'est-à-dire un meilleur "mordant" du freinage.

Optionnellement, comme illustré en FIGURE le, la chambre mécanique peut aussi être réalisée de façon intégrée au sein de l'étrier l ia, lequel est alors réalisé en alliage d'aluminium.

Des améliorations et optimisations sont constamment recherchées en la matière, en particulier en matière de poids, coût, performances, fiabilité, encombrement, mais aussi adaptation aux contraintes dimensionnelles.

Un but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique et de concourir à ces améliorations et optimisations, et de permettre une meilleure souplesse et facilité de conception et de fabrication. Exposé de l'invention

L'invention propose un étrier de frein à disque pour véhicule, notamment routier, du type comprenant une première branche et une deuxième branche reliées entre elles rigidement par une voûte et agencées pour enserrer entre elles un secteur d'un disque de frein entre des garnitures sous l'action d'au moins un piston de frein se déplaçant dans une chambre hydraulique ménagée au moins dans la première branche, laquelle est prévue pour être montée solidaire en rotation du véhicule.

Cet étrier est prévu pour recevoir, dans un logement agencé spécifiquement à cet effet, un actionneur de frein de parc à commande électrique, dit à "chambre de boost", qui réalise une fonction de frein de parc en agissant sur le piston de frein dudit étrier selon une action combinant électrique et hydraulique. Cet actionneur comprend :

d'une part une chambre mécanique incluant un mécanisme à entraînement électrique commandé, qui est agencé pour réaliser un serrage dudit frein au moins par appui sur ledit piston de frein, et

d'autre part une chambre d'assistance incluant au moins un deuxième piston hydraulique apte à recevoir une pression hydraulique d'un circuit hydraulique sous pression de façon à générer un appui concourant au serrage réalisé par le mécanisme de ladite chambre mécanique.

Selon l'invention, cet étrier comprend :

d'une part une première partie monopièce, dite fût rapporté, qui réalise la première branche et porte un ou plusieurs membres prévus pour assurer la liaison dudit étrier avec le véhicule, et

- d'autre part une deuxième partie monopièce, dite voûte rapportée, qui réalise la voûte d'étrier et la deuxième branche, et est assemblée rigidement sur ladite première partie par des moyens d'assemblage mécaniques.

Le fût rapporté comprend typiquement la chambre hydraulique, et porte les différents membres de fixations, par exemple des bras recevant des colonnettes dans le cas d'un montage coulissant ou flottant.

La voûte rapporté comprend ainsi la partie opposée de l'étrier, aussi appelée le nez dans le cas d'un montage coulissant ou flottant, qui prend appui sur la garniture extérieure.

Comme on le comprend, la voûte rapportée peut ainsi être fabriquée selon un process différent du fût rapporté, et/ou en un matériau différent.

Cette voûte indépendante permet ainsi une modularité dans l'architecture du frein, en dimension ou en matériau voire les deux selon les besoins, par exemple en prévoyant plusieurs types de voûte pour une même base d'étrier. Une telle modularité permet par exemple une plus grande flexibilité pour s'adapter aux contraintes des différents constructeurs automobiles, par exemple pour l'encombrement entre jante et étrier.

Il en résulte une meilleure flexibilité, simplicité et économie, en conception et gestion des stocks.

En séparant réalisant séparément ces deux parties de l'étrier, malgré les inconvénients générés par leur assemblage, l'invention permet ainsi d'obtenir des avantages différents pour chaque partie, optimisés en fonction des besoins de chaque pièce et de l'ensemble recherché, et de combiner ces avantages dans un même étrier.

De préférence, la voûte rapportée est réalisée en un matériau différent de celui du fût rapporté, en particulier d'une meilleure rigidité. L'étrier peut ainsi profiter des avantages d'un matériau pour la voûte, tout en gardant les avantages de l'autre matériau pour le fût et son mécanisme hydraulique.

Selon une particularité, le fût rapporté est formé par une pièce moulée en un alliage majoritairement à base d'aluminium, et la voûte rapportée est formée par une pièce (de préférence moulée) en fonte d'acier ou en un alliage majoritairement à base de fer.

Le fût rapporté peut ainsi profiter des avantages spécifiques d'un alliage plus léger, en particulier l'alliage d'aluminium : en particulier la légèreté, rendue possible par des contraintes mécaniques moins importantes que dans la voûte ; et la facilité et précision de moulage, ce qui entraîne des retouches d'usinage moins nombreuses et plus faciles à réaliser.

La voûte rapportée peut ainsi profiter des avantages spécifiques d'un matériau plus rigide, en particulier la fonte : par exemple un coût moindre et/ou un encombrement moindre pour la même résistance. Elle permet aussi une meilleure raideur de l'étrier, donc une absorption plus réduite, c'est-à-dire un meilleur "mordant" du freinage obtenu.

Par rapport à un étrier monopièce, la séparation entre le fût rapporté et la voûte rapportée est prévue en différentes positions, plus ou moins près du fût. De préférence, cette séparation est prévue à la naissance de la voûte, et la voûte elle-même est entièrement réalisée par la deuxième partie. Il est ainsi possible de réaliser une surface d'assemblage plus grande, et de maximiser la longueur de la voûte qui peut être réalisée dans un matériau différent.

L'invention est applicable à un étrier à simple piston, comme décrit plus en détail ci-après.

Elle est aussi applicable à un étrier comprenant dans lequel le fût inclut au moins deux pistons de frein disposés et actionnés en parallèle, pour lequel les avantages sont encore plus prononcés, du fait de la complexité augmentée des formes à réaliser dans le fût d'étrier.

L'invention s'applique en particulier, mais non obligatoirement, à un montage de type coulissant ou flottant. Dans d'autres types de montage, par exemple avec un ou plusieurs pistons du côté extérieur, le nez de la voûte rapportée comprend aussi une chambre hydraulique. Dans ces autres types de montage, l'aspect composite et la modularité qu'il permet confèrent les mêmes types d'avantages que pour le montage flottant, au moins pour les parties situées du côté du fût d'étrier.

Selon un premier mode de réalisation, la chambre mécanique et la chambre de boost forment deux sous ensembles distincts assemblés rigidement sur le fût rapporté par des moyens d'assemblage mécanique.

Selon un deuxième mode de réalisation, la chambre mécanique et le fût rapporté forment un élément monopièce, sur lequel la chambre de boost est assemblée rigidement par des moyens d'assemblage mécanique.

Dans l'état de la technique, le fait d'intégrer la chambre mécanique à l'étrier rendait nécessaire de réaliser celui-ci en alliage d'aluminium. Il était donc impossible ou encore plus délicat et coûteux de réaliser un étrier en fonte, par exemple en raison de la complexité supplémentaire des formes apportée par la chambre mécanique.

En séparant l'étrier en deux parties, l'invention permet ainsi d'obtenir les avantages de la fonte pour la voûte, tout en réalisant un ensemble unique intégrant fût d'étrier & chambre mécanique, puisque celui-ci peut être réalisé en alliage d'aluminium avec nettement moins d'inconvénients et de limites. La réalisation d'un étrier à voûte et fût rapportés apporte ainsi un avantage particulièrement intéressant dans le cas de ce type de frein de stationnement. Elle permet en effet d'adopter ce type de frein de stationnement dans de nombreuses configurations dont les contraintes techniques ne l'autorisaient pas jusqu'à présent, par exemple pour des efforts importants ou des utilisations particulièrement intensives, en particulier dans un encombrement réduit.

Cette intégration de la chambre mécanique, tout en profitant des avantages de la fonte pour la voûte, permet alors par exemple :

- de ne plus avoir à réaliser une l'étanchéité (à l'air) entre le fût d'étrier et la chambre mécanique, et/ou

un meilleur alignement de leurs différents mécanismes, et/ou

une diminution de la longueur et une plus grand facilité et flexibilité d'implantation des vis d'ancrage de la chambre de boost.

Optionnellement, l'invention propose aussi d'intégrer la chambre de boost au fût d"étrier en plus de la chambre mécanique, avec le même type d'avantages.

Selon encore un autre aspect, l'invention propose :

un élément d'étrier agencé pour réaliser une deuxième partie, ou voûte rapportée, d'un étrier tel qu'exposé ici, et/ou

un élément d'étrier agencé pour réaliser une première partie, ou fût rapporté, d'un étrier tel qu'exposé ici.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un frein à disque incluant au moins un étrier tel qu'exposé ici.

Encore selon un autre aspect, l'invention propose un véhicule ou sous ensemble de véhicule comprenant au moins un frein ou un étrier tel qu'exposé ici.

L'invention permet aussi des améliorations dans les processus d'industrialisation et de fabrication d'un tel frein ou d'un tel véhicule ou sous-ensemble de véhicule. Ainsi, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé industrialisation qui comprend les étapes suivantes :

fournir un fût rapporté d'un type existant prévu pour réaliser un premier type de frein ou de véhicule déterminé, typiquement par assemblage avec un premier type de voûte rapportée ; et

détermination ou sélection, en fonction d'un deuxième type de frein ou de véhicule à assembler, d'un deuxième type de voûte rapportée agencé pour être assemblé sur ledit fût rapporté et ainsi réaliser ledit deuxième type de frein ou de véhicule à assembler.

Encore selon un autre aspect de l'invention, il est ainsi proposé un procédé d'assemblage qui comprend les étapes suivantes :

réaliser ou fournir un fût rapporté comprenant des moyens de positionnement et de fixation permettant de recevoir indifféremment plusieurs types de voûte rapportée ;

choisir une voûte rapportée, au sein d'un choix de plusieurs types de voûtes rapportées de dimensions différentes, en fonction d'un type de frein ou de véhicule à assembler, par exemple en fonction de critères de dimension ou d'une version de frein ou de véhicule à réaliser ; et

- assembler ladite voûte rapportée sur ledit fût rapporté.

Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.

Liste des figures

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :

- la FIGURE 1 illustre un état de la technique d'un frein à disque à montage flottant muni d'un dispositif de frein de parc automatique à actionnement électro hydraulique, avec : o en FIGURE la, un éclaté d'un tel frein dans une version entièrement en aluminium, avec chambre mécanique et chambre de boost séparées assemblées sur l'étrier, o en FIGURE lb, un éclaté d'un tel frein dans une version avec étrier en fonte,

o en FIGURE le, un éclaté d'un tel frein dans une version avec étrier et chambre formant un élément monopièce en aluminium, et

o en FIGURE ld, une vue en perspective d'un tel frein une fois assemblé ;

- la FIGURE 2 est une vue de dessus à l'échelle d'un éclaté d'un frein, dans un premier mode de réalisation selon l'invention, avec voûte rapportée en fonte assemblée sur un fût d'étrier en aluminium, avec chambre mécanique et chambre de boost fabriquées séparément ; - la FIGURE 3 est une vue de dessus à l'échelle d'un éclaté d'un frein, dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, avec voûte rapportée en fonte assemblée sur un fût d'étrier en aluminium incluant de façon monopièce la chambre mécanique ;

- la FIGURE 4 est une vue à l'échelle du frein de la FIGURE 2, en coupe selon l'axe du piston de frein ; et

- la FIGURE 5 est une vue en perspective à l'échelle du frein de la FIGURE 2, avant assemblage de la voûte rapportée.

Description d'un exemple de mode de réalisation

Comme on le comprend l'invention permet d'associer un étrier bi- matière à un module "APB-H", c'est-à-dire permettant l'activation automatisée du freinage de parking par fonctionnement électro-hydraulique.

L'architecture composite au sein de l'étrier, mise en œuvre de façon bi-matière fonte-aluminium, apporte des avantages en termes de masse et de raideur, qui peuvent être ajustés différemment et plus largement par rapport à l'état de la technique.

En associant cet étrier composite avec un module du type APB-H, on obtient les mêmes avantages pour le freinage de service tout en les combinant avec d'autres avantages liés à une optimisation des diverses

FEU I LLE DE REM PLACEM ENT (RÈG LE 26) chambres et parties d'étrier, c'est à dire la chambre de boost, la chambre mécanique, le fût rapporté et la voûte rapportée.

Comme illustré en FIGURE 2 à FIGURE 5, cet étrier 20, 20b est composé d'une voûte en fonte 29 (figurée en matériau clair) et d'un fût 21, 21b en alliage d'aluminium (figuré en gris sur les figures). Les deux parties de l'étrier sont rendues solidaires par deux vis 27 dont les têtes sont en appui dans des logements 217 ménagés dans le fût 21, 21b et dont le filetage est maintenu dans la voûte 29. Premier exemple de mode de réalisation

Dans le premier exemple de mode de réalisation de l'invention, illustré en FIGURE 2, FIGURE 4 et FIGURE 5, le module APB-H est composé de deux chambres indépendantes en alliage d'aluminium, la chambre mécanique 22 et la chambre de boost 23. Ces deux chambres sont serrées ensemble et contre le fût rapporté 21 par trois vis 237, s'appuyant sur la chambre de boost et dont la prise du filetage est faite dans le fût rapporté 21 de l'étrier 20.

Comme illustré en FIGURE 4, la chambre mécanique 22 renferme dans son espace intérieur 210 un pignon 221, actionné par un moteur électrique renfermé sous le couvercle 221. Ce pignon 221 est muni d'un filetage intérieur qui entraîne en translation, dans l'axe du piston de frein 211, une vis 222 maintenue dans une flasque 229. Cette vis 222 présente une extrémité de commande 224 qui entre de façon étanche dans la chambre hydraulique 210 du piston de frein 211. Elle est liée en translation à une extrémité de commande 212 du piston de frein 211. Ce mécanisme forme ainsi un actionneur électromécanique qui fournit la commande de mouvement au serrage et desserrage, en poussant et en tirant le piston de frein 211 par son extrémité de commande 212.

Cet actionneur électromécanique est assisté dans son effort de serrage (vers la droite de la figure), pour l'effort de serrage nécessaire, par un deuxième piston hydraulique 231 logé dans l'espace intérieur 230 une chambre hydraulique à l'intérieur de la chambre de boost 23. Ce deuxième piston 231 reçoit une haute pression hydraulique (env. l80bars) par un circuit hydraulique 238 d'assistance. Cette pression d'assistance est fournie par exemple par la pompe d'ESP, ou par un servofrein à actionnement électrique "i-booster" réalisant par ailleurs l'assistance principale au freinage de service, sous l'effet de cette pression, ce deuxième piston hydraulique 231 appuie sur une extrémité d'assistance 223 de la vis 222 de la chambre mécanique 22.

Deuxième exemple de mode de réalisation

Dans le deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention, illustré en FIGURE 3, le fût d'étrier 21b intègre la chambre mécanique de façon monopièce en alliage d'aluminium. Il permet ainsi des avantages supplémentaires spécifiques à l'intégration sans sacrifier les avantages qu'apporte une voûte rapportée en un autre matériau, ici en fonte.

Dans ce mode de réalisation, comparé à un frein avec APB-H selon l'état de la technique avec étrier fonte comme illustré en FIGURE lb, qui ne peut pas intégrer la chambre mécanique, le frein selon l'invention conserve les avantages de l'étrier en fonte tout en apportant les avantages suivants :

Masse totale du frein réduite,

Optimisation de la longueur totale du frein, puisque le fût d'étrier et la chambre mécanique sont fusionnés en une seule pièce 21b,

- Flexibilité sur la longueur et le positionnement des vis 237b fixant la chambre de boost 23 sur la pièce 21b ainsi fusionnée,

Suppression d'une zone E12 d'étanchéité à l'air entre chambre mécanique et fût d'étrier.

Comparé à un frein avec APB-H selon l'état de la technique avec étrier aluminium, intégrant (FIGURE la) ou non (FIGURE le) la chambre mécanique, ce frein selon l'invention permet les avantages de l'étrier en fonte et apporte ainsi les avantages suivants :

Possibilité d'obtenir une raideur plus élevée du frein et donc une absorption réduite,

- Possibilité de recentrer le centre de gravité du frein vers les capuchons de colonnettes.

Compatibilité avec de faibles encombrements demandés par le constructeur entre la jante de la roue et la voûte de l'étrier.

Conductivité thermique et électrique réduites, et Coût plus économique qu'un APB-H avec étrier tout en aluminium.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Nomenclature

Art antérieur

1 frein APB-H en 3 parties

11 étrier aluminium

12 chambre mécanique

121 couvercle de moteur de chambre mécanique

13 chambre de boost

137 vis de chambre de boost

138 arrivée de circuit de boost

18 arrivée de circuit de freinage de service

11b étrier fonte

le frein APB-H en 2 parties

11c étrier aluminium intégrant la chambre mécanique

Invention

2 frein APB-H en 3 parties

20 étrier composite fonte-aluminium

21 fût rapporté aluminium

2b frein APB-H en 4 parties

20b étrier composite fonte-aluminium, avec chambre mécanique intégrée

210 chambre hydraulique de piston de frein

211 piston de frein

212 extrémité de commande du piston de frein

21b fût rapporté avec chambre mécanique intégrée

22 chambre mécanique

221 couvercle de moteur de chambre mécanique

222 vis d'actionnement de chambre mécanique

223 extrémité d'assistance de la vis d'actionnement

224 extrémité de commande de la vis d'actionnement 229 flasque de vis d'actionnement

23 chambre de boost

230 chambre hydraulique de la chambre de boost

231 deuxième piston hydraulique - piston d'assistance 237, 237b vis de chambre de boost

238 arrivée de circuit de boost

27 vis d'assemblage de l'étrier

271 logement des vis d'assemblage de l'étrier

28 arrivée de circuit de freinage de service

29 voûte rapportée en fonte

71 alésages et bras de colonnettes

81 garniture intérieure

82 garniture extérieure

90 disque de frein

Al axe de piston de frein

A7 axes de colonnettes

Bl première branche

B2 deuxième branche

E12 étanchéité entre fût et chambre mécanique