Frein à disque pour roues de véhicules, notamment motocyclettes.
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roues de véhicules notamment roues de motocyclettes, destiné à
résoudre d'importants problèmes relatifs au freinage de
ces véhicules.
On sait que dans certains véhicules, particulièrement
dans les motocyclettes, l'application de freins à disques a
trouvé jusqu'à présent des difficultés à s'affirmer -malgré
le besoin que l'on ressent de remplacer (particulièrement <EMI ID=2.1>
dans les motocyclettes de grosses cylindrées) les freins à
tambour par des freins plus modernes et efficaces- à cause
de certains problèmes qui ne sont pas faciles à résoudre. Une difficulté sérieuse se trouve spécialement par la disposition rationnelle du disque, situé d'ordinaire à flanc de roue avec
les pinces associées, ce qui produit des déséquilibres de masses dans le cas des motocyclettes.
Pour obtenir une solution rationnelle de cet important problème on a déjà suggéré d'englober le disque de frein dans le moyeu de la roue du véhicule (particulièrement pour les motocyclettes) en lui attribuant en outre des fonctions d'assemblage entre le moyeu proprement dit et son rebord ou jante destiné à recevoir les rayons de la roue, et d'agir sur le disque lui-même
par des patins à friction portés par des plats ou cuvettes de freinage montés sur l'axe de la roue et lui reportant les réactions transmises par les patins.
En tout état de cause cette solution,bien que théoriquement assez convaincante, n'a pas donnée lieu jusqu'à ce jour,
pour de nombreux motifs à des réalisations pratiques acceptables,
de sorte que la majorité des motocyclettes de tout type actuellement construites continuent d'adopter les vieux freins à tambour avec tous les inconvénients qui en résultent.
D'habitude, au cours du développement de la solution susmentionnée, on a disposé le disque de freinage, et d'assemblage du moyeu au rebord porte-rayons de la roue, suivant le plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de la roue. Dans d'autres cas,
on a recours à deux disques parallèles et équidistants de ce
plan. Les structures qui en ont résulté se sont révéiées, dans
la plupart des cas, pesantes et encombrantes à l'excès, ainsi que coûteuses ou Insuffisamment sûres du fait de leur comportement
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se sont révélées au surplus très peu satisfaisantes du point de vue de l'évacuation de la chaleur engendrée par le frottement.
En outre, dans tous ces freins que révèle la technique antérieure (ou, plus s. précisément peut-être, la littérature disponible ) la prise entre patins de frictiondes cuvettes de freinage et le ou les disques de freinage et d'assemblage incorporés au moye-1, se fait par contact plan ou frontal à la suite du mouvement des plats vers la roue, selon l'axe de celle-ci. La force qu'il convient d'appliquer à ces plats pour provoquer le freinage est élévée par rapport à l'effet de freinage à obtenir, et la coopération entre les disques et patins de friction évoluent suivant un mode plutôt abrupt ce qui fournit un freinage quelque peu plus brusque qu'il ne paraît désirable.
La présente invention se propose d'éliminer tous ces inconvénients et de créer un frein à disque pour véhicules, parti-
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structure simple et légère, qui ait une masse uniformément répartie par rapport au plan de symétrie de la roue perpendiculaire à son axe, qui assure une bonne dispersion de la chaleur, qui ait de ce fait une efficacité constante, même en cas d'usage prolongé, et qui garantisse un freinage énergique avec des forces de commande limitées ainsi qu'une grande douceur de freinage.
A cette fin, la présente invention propose, selon un mode de réalisation un frein à disque pour roues de véhicules, du type pourvu d'un disque de freinage incorporé au moyeu de la roue, caractérisé par le fait de comprendre, au moins. un disque de freinage qui réunit le moyeu proprement dit de la roue avec le rebord porte-rayons de cette roue, et au moins un plat ou cuvette de freinage non rotatif, flanquant le moyeu et muni d'un ou plusieurs patins de friction, et qui peut se déplacer suivant l'axe de la roue pour établir ou supprimer un contact de freinage entre les patins de friction et le disque sous l'action opposée de moyens de commande à pression de fluide et de moyens de rappel à ressort, ainsi que par le fait que la surface de freinage du disque est une surface conique, dont l'axe coïncide avec celui de la roue,
les patins de friction étant montés sur le plat de freinage de manière à se situer sur une surface conique conforme à la surface de freinage de disque avec laquelle ils sont destinés à entrer en prise.
Dans un tel frein le disque consiste, de préférence, en un corps tronconique en entonnoir, renforcé sur ses deux côtés par des nervures ou ailettes de raidissement radiales, reliées au moyeu et au rebord porte-rayons de la roue, tandis que la cuvette est composée d'une zone centrale plane et d'une zone périphérique tronconique de conicité opposée à celle du disque, avec un rebord terminal porte-patins de conicité correspondant à celle du disque.
En variante, le disque pourra consister en un corps en forme de plaque partant radialement du centre du moyeu, et qui se bifurque à sa périphériqupour se former, en commun avec le rebord porte-rayons auquel il se raccorde, deux surfaces coniques divergentes; il sera prévu dans ce cas deux plats ou cuvettes de freinage, dont chacun sera muni dé patins de friction, et opposés l'un à l'autre de part et d'autre du disque (et du moyeu) chacun de ces plats étant formé comme celui précédemment défini et adapté à prendre contact par les patins appropriés avec la surface conique correspondante de la partie fourchue du disque.
Les moyens de commande par fluide sous pression du
frein selon l'invention consistent, de préférence, en un
ensemble cylindre-piston coaxial à la roue, et les moyens de
rappel sont constitués, de préférence, soit par un simple
ressort entourant l'axe de la roue et disposé entre moyeu et
plat de freinage avec des moyens de réglage manuels de l'amplitude de déplacement du plat, soit par une pluralité de dispositifs
à ressorts répartis circonférentiellement sur le plat et
capables de fournir une reprise automatique des jeux.
Le frein à disque selon l'invention pourra être réalisé selon des formes d'exécution très diverses dont chacune pourra comporter à son tour diverses variantes.
La description qui va suivre en référence aux dessins annexés ne porte que sur quelques modes de réalisation de l'invention et ne limite en aucune façon la large gamme de dispositifs de freinage qui pourront être mises au point par l'homme de l'art
dans le cadre de cette invention.
Sur les dessins :
- la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution de frein selon l'invention, utilisant une seule cuvette de freinage appliquée à une roue de motocyclette, cette roue étant illustrée conformément au type courant avec rayons
à la partie supérieure, et conformément au type à disque ou
flasque dans la partie inférieure de la figure;
- la figure 2 représente en coupe un frein de type analogue à celui de la figure 1, mais pourvu de moyens de rappel du plat de freinage capables d'une reprise automatique des jeux;
- la figure 3 représente dans une vue en cours analogue à celle de la figure 1 une seconde forme d'exécution du frein à dis-
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freinage mutuellement opposées;
- la figure 4, analogue à la figure 2. fournit une vue d'un frein, avec partie en coupe, illustrant une variante
des moyens prévus pour empêcher la rotation des cuvettes de freinage;
- la figure 5 est une vue latérale du frein selon l'invention, par exemple suivant la forme d'exécution des figures 2 et 4;
- la figure 6 représente en détail des moyens de rappel perfectionnés du frein selon l'invention. La figure 1 montre en coupe axiale une roue de motocyclette R équipée d'un frein à disque selon l'invention. A la partie supérieure de cette figure la roue R est représentée conforme au type muni de rayons, dont on peut voir seulement le moyeu M, comportant le moyeu proprement dit 1, et le rebord porterayons dont les trous sont destinés à recevoir les extrémités des rayons, non représentés.
Dans la partie inférieure de la figure par contre, la roue R est représentée sous la forme d'une roue à flasque ou à disque, et l'on peut y voir, en plus du moyeu M, le disque ou flasque D et la cerce C destinés à recevoir en C' le bandage pneumatique.
Le moyeu proprement dit 1 de la roue est porté aux extrémités des branches de la fourche 2 de motocyclette et
tourne sur un axe 3 monté par enfilage, suivant une technique parfaitement connue, dans des paliers à billes 4 séparés par une bague 5. Le moyeu 1 et le rebord porte-rayons 6 (ou, de manière
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roue R, et sont reliés entre eux par un disque conique 7 en forme d'entonnoir, pourvu d'une pluralité de nervures radiales raidisseuses 8, entre le moyeu 1 et le disque 7, et 9 entre le disque 7 et le rebord 6 (ou la couronne 6'). L'axe de conicité du disque 7 coïncide avec l'axe A de la roue. Le disque 7, prenant naissance à une extrémité du moyeu 1, diverge vers l'autre extrémité pour rejoindre le
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que représentée à la partie supérieure de la figure 1, le
moyeu 1, le disque 7 et le rebord 6 sont formés d'un soûl
tenant et produits par moulage. Dans le cas de la structure
de roue selon la partie intérieure de la figure 1, le disque
D et la cerce C s'obtiennent ici aussi par moulage, d'un seul tenant avec le moyeu 1, le disque 7 et la couronne 6'.
Selon l'invention, le disque 7 de la structure de roue décrite jusqu'à présent est le disque de freinage du frein à disque incorporé à la roue, ce frein comportant en outre une cuvette de freinage 10 flanquant le disque 7 du côté vers lequel diverge celui-ci. Cette cuvette comprend une zcne centrale plane
11, montée à rotation sur un manchon 12 qui entoure l'axe 3 et qui
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ainsi qu'une partie intermédiaire tronconique 14, de conicité opposée à celle du disque 7, et une partie périphérique tronco-
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La partie 15 de la cuvette 10 porte d'un côté des patins de friction 17 insérés dans des sièges appropriés 16, et est adaptée à être solidarisée à la fourche 2 contre toute possibilité de rotation autour de l'axe A, grâce à la pénétration d'un doigt ou goujon 18 porté par la branche de la fourche 2 dans un siège approprié 19 ménagé sur l'extérieur de la cuvette. Le blocage an rotation de la cuvette 10 à la fourche 2 pourra se faire, en variante, de nombreuses autre., manières, par exemple selon la
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prendre un déplacement limité suivant l'axe de la roue. Les
patins de friction 17 peuvent avoir un nombre quelconque d'éléments
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16. ou bien consister en une seule garniture annulaire logée dans un seul siège 16, mais consisteront dans l'un ou l'autre cas en
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frein est monté, ils font faces à une partie usinée et bien polie du disque 7 ou encore mieux, comme représenté, à un anneau poli rapporté 20, relié au disque 7 selon tout mode connu, par exemple à l'aide de vis 20' (figure 4).
La partie centrale 11 de la cuvette 10 porte sur sa face
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12, une cavité annulaire 21 dans laquelle se trouve un piston annulaire 22.
Un fluide hydraulique de freinage peut arriver au fond de la cavité 21 par un conduit 23, formé dans la cuvette 10 .'et alimenté par un tuyau flexible 24, dont l'extrémité filetée se visse dans un siège approprié 25 formé dans la partie 11 de la cuvette 10.
Un robuste cylindre hélicoïdal 26, interposé entre le moyeu 1 et la cuvette 10, tend à maintenir écartés l'un et l'autre
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et repousse de l'autre côté le moyeu 1 contre la branche gauche de la fourche 2 sur laquelle il appuie par l'intermédiaire d'un palier de butée 27 associé au palier à pivot 4 de gauche, et d'un godet 28 ou rondelle.
A la périphérie du rebord 13 du manchon 12 sont prévus une pluralité de goujons de réglage 29 avec écrous de blocage,
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13 quand le frein est desserré. Trois de ces goujons pourront être suffisants.
En fonctionnement, le frein à disque selon l'invention opère comme suit :
en marche normale du véhicule, le moyau 1 et la roue R, montée sur lui par l'intermédiaire du rebord 6 et des rayons (ou
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17 et l'anneau 20 du disque 7.
Quand on freine, la commande effectuée par la motocycliste (ou plus généralement le conducteur) sur le véhicule
équipé de la roue R nunie du frein selon l'invention, produit l'arrivée du fluide de freinage au fond de la cavité 21, et tend
à expulser hors de celle-ci le piston annulaire 22. Comme celuici est bloqué à l'extérieur par le rebord 13, c'est la cuvette
10 qui est déplacée et repousée vers le noyau 1 : en conséquence les patins à friction 17 (formés, on l'a dit, de secteurs distincts ou d'un seul anneau en matériau à forte caractéristique d'usure) bloquée en rotation avec la cuvette 10, entrant en contact à <EMI ID=17.1>
frottement contre l'anneau rapporté 20 solidaire du disque 7 qui tourne, et tendent à en ralentir la course Jusque l'arrêt, en freinant ainsi le moyeu 1 et la roue R du véhicule.
Grâce à la forme conique du disque 7 muni de l'anneau 20, et à la disposition suivant une surface conique correspondante des patins à friction 17 sur la cuvette 10, le contact de freinage entre les éléments commence très graduellement mais une fois commencé il se développe avec une intensité et une efficacité élevées grâce à la présence d'un effet prononcé de coincement.
Il en résulte une opération de freinage d'une extrême douceur
(très confortable pour l'utilisateur) mais avec une grande force et une grande efficacité, qui ne demande au conducteur qu'une force de commande limitée.
D'autre part, puisque le frein est sensiblement centré sur le plan de symétrie de la roue perpendiculaire à l'axe, et que la chaleur provoquée par le frottement entre les éléments 17 et 20 trouve facilement un parcours de fuite lui permettant de se dissiper rapidement grâce à la structure particulière du frein, il n'y a pas de cause de déséquilibre et il se crée pas de condition de surchauffe capable de nuire à l'efficacité du frein en cas d'usage prolongé.
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possible d'effectuer simplement un rattrapage des jeux dûs à l'usure des patins 17 : en fait il suffit dans ce but de déblo-
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cuvette 6, et de rebloquer ensuite l'écrou.
On rétablit de cette manière la valeur, prévue au projet, de la course de libre déplacement des cuvettes vers le disque de frein avant que se produise le contact entre patins 17 et anneaux
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Le frein selon l'invention présente ainsi toutes les propriétés que l'on peut souhaiter en vue d'une application à une grande échelle dans le domaine des motocyclettes, quand on désire fournir des prestations élevées en même temps que le confort et la sécurité, particulièrement dans les motocyclettes de sport.
Le frein de la figure 2 est identique à celui de la figure 1 sauf pour ce qui est des moyens de rappel qui consistent en plusieurs dispositifs 200, réglables et capables d'un rattrapage automatique des jeux et uniformément distribués à la périphérie du rebord 13 du manchon 12, pourvu à cette fin de prolongement radiaux appropriés 13', visibles sur cette figure 2 ainsi que sur la figure 5.
D'ordinaire, trois de ces dispositifs 200 pourront être suffisants comme illustré sur la figure 5.
Ainsi qu'il apparaît clairement sur la figure 6, chacun de ces dispositifs comprend un goujon 201 avec tête 202, rendu solidaire du prolongement correspondant 13' du rebord 13 (sur lequel il fait saillie de manière prononcée) par une virole filetée 203 qui se fixe par vissage dans un siège approprié 204 formé sur la face intérieure du prolongement 13' du rebord 13. Entre la tête
202 du goujon 201 et la virole 203 est interposé an ressort héli-
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sur le rebord 13 pour s'insérer dans une virole 206 qui emprisonne un ressort hélicoïdal cylindrique 208 dans un siège approprié
207 de la cuvette 10. Le goujon 201 s'insère à force dans le passage axial cylindrique que forme ce ressort 208, et ne peut se déplacer par rapport à celui-ci qu'en surmontant des forces de frottement très élevées. Au-delà de la virole 206 et du ressort
208, le goujon 201 se prolonge encore pour pénétrer dans une exten-sion 209 du siège 207.
Le fond 204' du siège 204 est trouve et fileté pour recevoir une vis 210, que l'on peut manipuler de l'extérieur du
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ou en agissant avec un outil approprié sur sa tête creuse 206
(figure 6) et en appuyant par sa pointe contre la tête 202 du goujon 201. La position de la vis 210 peut être facilement maintenue
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Le fonctionnement du frein de la figure 3 ne diffère pas
de celui de la figure 1 dans la phase active à la seule exception près que le déplacement de la cuvette 10 par les moyens de commande à pression de fluide s'effectue, non pas contre l'action du ressort 26. mais contre la force de rappel des dispositifs 200.
C'est à ces dispositifs qu'incombe la tâche de remettre la cuvette
10 en position inactive à la fin d'une opération de freinage. On observera que, quand on envoie dans ce but du fluide de freinage
sous pression dans les chambres 21 pour freiner la roue, et que
l'on déplace ainsi la cuvette 10 à partir de l'extérieur vers le moyeu 1, le goujon 201 de chacun des dispositifs de rappel reste bloqué par frottement dans le ressort 208, alors que la cuvette
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vient comprimer le ressort 205. Quand l'action de freinage cesse, ce ressort tend à ramener la tête 202 du goujon 201 en position initiale et, toujours grâce à l'emprise à frottement élevé entre
le goujon 201 et le ressort 210, ce sont les cuvettes 10 toutes entières qui sont ainsi ramenées en position de repos en libérant ainsi l'anneau 20 du disque 7 de l'action de freinage des patins
à friction 17.
On l'a dit, les dispositifs de rappel 200 permettent un rattrapage automatique continu des jeux. Lors de l'action de freina-
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rapport à une valeur établie, le goujon 201 est contraint de se déplacer à l'intérieur du ressort 208 en surmontant les forces de frottèrent, une fois que le ressort 205 se trouve complètement comprimé par la tête 202 du goujon 201 et cela jusqu'à ce que les patins.17 prennent contact avec l'anneau 20 du disque 7. De cette manière, une fois que les diverses parties retournent en position^ de repos, le jeu entre patin 17 et anneau 20 se trouve rétabli à sa valeur normale, égale à la course offerte à la tête 202 du goujon 201 qui comprime le ressort 205 de la virole 203.
D'autre part, les dispositifs de rappel 200 permettent aussi un réglage précis du jeu entre la cuvette de freinage 10 avec patins de friction 17 et le disque 7 du frein. Dans ce but on peut considérer que ce jeu est égal au jeu axial entre la
tête 202 du goujon 201 et la virole 203 des dispositifs 200, multiplié par le sinus de l'angle entre le disque 7 du frein et l'axe de la roue 1. Le réglage du jeu dans le frein pourra ainsi
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termédiaire du réglage de jeu entre la tête 202 et la virole 203 des dispositifs 200, en vissant plus ou moins à fond la vis 210 pour limiter plus ou moins la course permise au goujon 201 sans déplacement par rapport au ressort 212.
La supériorité de ce dispositif de rappel de la cuvette
de freinage apparaît clairement du fait de la possibilité de
réglage et de rattrapage automatique des jeux, particulièrement
ceux dûs à l'usure des patins de friction du frein : ceci permet
de maintenir en permanence à la valeur désirée, choisie au <EMI ID=28.1>
entre patins et disque de freinage ce qui procure des avantages évidents du point de vue de l'efficacité et de la sécurité, ainsi que de la douceur du freinage. Même en ce qui concerne le conducteur, plus particulièrement s'il s'agit d'un motocycliste de compétition, c'est là un avantage important car celui-ci est dispensé d'avoir à modifier à jamais l'intensité de la commande appropriée en fonction de l'usure du frein, et cela, soit qu'il change de machine, soit qu'il utilise la même machine sur un long parcours nécessitant un emploi répété des freins. En outre l'utilisation des dispositifs décrits permet d'éviter tout réglage particulier des freins en cas de démontage de la roue : dès que la roue est remontée, le frein sera parfaitement réglé après la première opéra-
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le frein à des valeurs de jeu différentes en cas de besoin. Toutes ces observations montrent que l'application de ces dispositifs permet au frein selon l'invention de fournir de meilleures prestations. Ceci vaut à plus forte raison pour des motocyclettes de compétition.
La figure 3 représente un type plus puissant que celui de la figure 2. Dans un frein de ce type, un disque 107, disposé <EMI ID=30.1>
L'élément ou rebord 106 et la couronne 106' présentent en coupe transversale un profil en V auquel se raccorde le disque
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Le disque 107 est raidi par nervures radiales 108 alors que des nervures radiales 109 raidissent la partie extérieure
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106' dans lesquelles sont formés des trous de -soulage des rayons de roue.
La couronne 106' se prolonge au centre par un disque ou flasque D de la roue reliant le moyeu M à la cerce C. Sur la
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constitue la fourche sont rapportés, de part et d'autre du disque
107, deux anneaux de freinage 120 en matériau approprié, à surfaces bien polies.
Le repère 107"' indique des trous d'allégement et de venilation du disque 107.
Le moyeu 101 est monté rotatif sur deux paliers à pivot
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montés en outre deux plats ou cuvettes de freinage 110, dont
chacun, identique à la cuvette 10 du frein de la figure 2. est monté déplaçable de la marne manière sur un manchon correspondant
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sur les branches de la fourche 102 et pénètrent dans des sièges
119 des cuvettes.
Les cuvettes 110 sont disposées de telle sorte que les patins de freinage 117 qu'ils portent sont adaptes à entrer en prise avec les anneaux rapportés 120 du disque 107.
En outre, entre chacune des deux cuvettes 110 et chacun des deux rebords 113 des manchons 112, sont montés plusieurs
(de préférence trois, figure 5) dispositifs de rappel 200 identiques à ceux du frein de la figure 2.
En fonctionnement le3 dispositifs 200 maintiennent norma-
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on actionne le frein, le liquide de freinage arrive aux pistons de commande des cuvettes 110, qui sont repoussées simultanément et contre l'action des dispositifs 200 vers le moyeu 101, comme pour le frein de la figure 1. Il se produit un contact, d'abord progressif, puis intense avec effet de coincement, des patins de friction 117 avec les anneaux 120 du disque 107, ce qui freine la
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positifs 200 remettent les cuvettes 110 en position de repos.
Comparé au frein de la figure 2, celui de la figure 3
est évidemment plus puissant car, pour des dimensions et encombrement semblables; il permet de doubler les surfaces (actives
en cours de freinage) sur lesquelles intervient le contact entre
les patins à frottement et le disque de freinage. En outre, la répartition des masses, déjà sensiblement uniforme par rapport
au plan de symétrie de la roue pour le frein de la figure 1 (en ayant recours à quelques mises au point de construction) devient parfaitement uniforme dans le frein décrit en dernier lieu, ce qui constitue à l'évidence un autre avantage, qui peut compenser dans certains cas la plus grande complication en fabrication et le
coût plus élevé qui en résulte.
La figure 5 montre comment, pour favoriser le refroidissement des parties de frein susceptibles de chauffer facilement
a à la suite du frottement entre patins de friction et disque de freinage, les cuvettes du freinage 10 de l'appareil selon l'inven-
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la marche de la motocyclette (ou du véhicule en général) et protégée par un grillage 305. A cette prise d'air correspondent naturellement des sorties ou évacuations d'air (non représentées). Dans cette disposition, applicable à tous les modes de réalisation illustrés du frein selon 1.'invention, les parties les
plus délicates (disques ou anneaux de freinage et patins à friction) sont efficacement protégés contre les intempéries et
les saletés, ce qui rend le frein sur et efficace mêle en mauvaises conditions d'emploi.
Il est clair que le frein à disque que propose l'invention pourra être réalisé, comme on l'a déjà remarqué, d'après d'autres forces d'exécution, susceptibles d'an combiner les caractéristiques à celles de types déjà connus, et dans lesquels on pourra avoir recours à des variantes apportées aux dispositions ici décrites sans faire sortir celles-ci pour autant du cadre de l'invention.
On signale en particulier que le signe de la conicité des disques de freinage et des patins de frottement correspondants
ne présentent pas d'importance particulière et pourra être opposé
à celui représenté sur les dessins annexés. L'inclinaison des surfaces coniques coopérantes pourra varier par rapport à celle représentée.
REVENDICATIONS.
1. Frein à disque pour roues de véhicules terrestres
et aériens, notamment motocyclettes, du type à disque de freinage incorporé à un moyeu de roue, caractérisé par le fait de comprendre,
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de la roue avec le rebord porte-rayons de cette roue, et au moins un plat ou cuvette de freinage non rotatif, flanquant le moyeu et muni d'un ou plusieurs patins de friction, et qui peut se déplacer suivant l'axe de la roue pour établir ou supprimer un contact de freinage entre les patins de friction et le disque sous l'action opposée de moyens de commande à pression de fluide et de moyens de rappel à ressort, ainsi que par le fait que la surface de freinage du disque est une surface conique, dont l'axe coïncide avec celui de la roue, aies patins de friction étant montés sur le plat de freinage de manière à se situer sur une surface conique conforroe à la surface de freinage de disque avec laquelle ils sont destinés à entrer en prise.