FR2746155A1 - Frein a disque pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un frein à disque. Elle se rapporte à un frein à disque qui comprend un organe de support (14) fixé à un véhicule, un rotor (10), un étrier (12) monté sur l'organe de support, un mécanisme de guidage coulissant comprenant des trous et des broches (16, 18) de guidage et un dispositif d'application d'une pression permettant à un patin interne et un patin externe (24) de maintenir le rotor. Le couple de freinage du patin interne est encaissé par l'organe de support et celui du patin externe (26) est transmis à l'organe de support par l'étrier et le mécanisme de guidage. Une broche principale (16) et un trou de guidage sont prolongés pour dépasser d'une partie dans laquelle le patin externe (26) et le rotor (la) sont en regard. Application aux véhicules automobiles.
Description
La présente invention concerne un frein à disque et, plus précisément,
elle concerne un perfectionnement apporté à un frein à disque ayant une structure telle que le couple de freinage appliqué à un patin externe est supporté par une partie fixe du véhicule et le couple de freinage d'un patin
interne est supporté par un organe de support.
On connaît déjà un frein à disque ayant une structure
telle que le couple de freinage du patin externe est sup-
porté par une partie fixe du véhicule par l'intermédiaire d'un étrier, et le couple de freinage du patin interne est supporté par un organe de support, comme décrit par exemple dans la demande publiée de modèle d'utilité japonais n 62-130 233. Comme l'indiquent les figures 5A et 5B, le frein à disque a une structure telle qu'un étrier, qui chevauche un rotor 1, est mobile par rapport à un organe 3 de support dans la direction axiale du rotor grâce à deux broches 4 et 5 de guidage. Un vérin hydraulique monté à la face interne de l'étrier 2 est commandé afin qu'il repousse le patin interne 6 contre le rotor 1. En outre, lorsque l'étrier 2 a été déplacé par la force de réaction de l'opération précitée d'application d'une pression, une griffe 7 formée à la face externe repousse le patin externe 8 contre le rotor 1. Dans ce cas, le patin externe 8 est raccordé à la griffe de l'étrier par coopération d'une saillie et d'une cavité 9 afin que le couple de freinage du
patin externe 8 soit transmis à la griffe 7 de l'étrier.
Dans le frein à disque ayant la structure précitée, le couple de freinage du patin interne est supporté par l'organe de support 3. Le couple de freinage du patin externe est transmis à la broche 4 de guidage du côté d'entrée du rotor par la griffe 7 de l'étrier afin qu'il soit encaissé par le châssis du véhicule. En conséquence, la structure classique a une disposition telle que la broche de guidage est constituée d'une broche principale 4 de guidage à la partie du côté d'entrée du rotor et ayant un grand diamètre, et d'une broche auxiliaire de guidage 5 associée à la partie du côté de sortie du rotor et ayant un petit diamètre, afin qu'elle absorbe une erreur produite au cours de la fabrication du frein à disque. Cependant, le couple de freinage du patin externe est supporté par la broche
principale 4 de guidage qui a un grand diamètre.
Cependant, le frein à disque précité a une structure telle que l'étrier auquel le couple de freinage du patin externe est transmis peut se déplacer dans la direction axiale du rotor par réalisation d'un bras dépassant de la partie latérale de l'étrier vers l'organe de support à un emplacement de la partie fixe du véhicule, et par insertion de la broche de guidage fixée à l'organe de support dans le bras de l'étrier. En conséquence, la broche de guidage est placée à la face interne du rotor, et l'étrier supporté par la broche de guidage maintient le patin externe par sa
griffe qui s'étend vers la face externe du rotor.
En conséquence, lorsque le couple de freinage a été créé dans le patin externe, le moment M de rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre du patin externe, d'une manière telle que la broche principale de guidage est utilisée comme point de base, est créé comme indiqué sur les
figures 5A et 5B. Ainsi, un problème se pose car la défor-
mation de l'ensemble du corps de l'étrier provoque un défaut d'application parallèle par pression du patin interne et du patin externe à la fois contre le rotor, si bien que l'usure
des patins est excentrique.
Lorsque le couple de freinage a été créé, la broche principale de guidage supporte le couple. Bien qu'un manchon de caoutchouc soit monté sur la broche auxiliaire de guidage de petit diamètre, il peut se déformer lorsque le couple de freinage a été créé. En conséquence, l'étrier et l'organe de support vibrent à cause de la création du moment précité de
rotation. Ainsi, le bruit ne peut pas être évité.
Compte tenu de la description qui précède, la présente
invention a pour objet la réalisation d'un frein à disque destiné à empêcher la création d'un moment de rotation dans un plan dans l'étrier afin qu'une usure excentrique des patins soit évitée. La présente invention a aussi pour objet la réalisation d'un frein à disque ayant une structure telle que le couple est supporté par la broche principale de guidage et une partie de couple de freinage agit aussi sur la broche auxiliaire de guidage afin que le couple soit encaissé lorsque le freinage est réalisé, si bien que les vibrations de l'étrier et de l'organe de support sont
évitées et le bruit est éliminé.
La présente invention concerne un frein à disque qui résout le problème précité et qui comprend un mécanisme de guidage par coulissement constitué de trous de guidage et de broches de guidage, disposées afin qu'elles soient logées par les trous de guidage et ayant une structure de montage d'un étrier sur un organe de support fixé à un véhicule de manière que l'étrier puisse se déplacer dans la direction axiale d'un rotor, et un dispositif d'application d'une pression de fluide associé à l'étrier et permettant que le
fonctionnement du patin interne et du patin externe main-
tienne le rotor, le frein à disque étant disposé de manière que le couple de freinage créé par le patin interne soit supporté par l'organe de support et le couple de freinage créé par le patin externe soit transmis à l'organe de support par l'intermédiaire de l'étrier et du mécanisme de guidage coulissant, et dans lequel la broche principale de guidage, qui a une position telle que sa distance au trou de guidage du mécanisme de guidage coulissant est réduite, et le trou de guidage destiné à coopérer avec la broche principale de guidage sont prolongés afin qu'ils dépassent d'une partie dans laquelle le patin externe et le rotor sont en regard, et la broche principale de guidage est placée à la partie de sortie du rotor. Dans ce cas, il est préférable que les positions des broches de guidage soient déterminées afin que, dans une direction radiale du rotor, elles se trouvent à l'extérieur d'une partie dans laquelle le patin
externe est fixé à l'étrier.
Grâce à la structure précitée, lorsque le couple de freinage a été créé dans le patin externe, le couple de freinage du patin externe est transmis, par l'intermédiaire de l'étrier, à la broche principale de guidage placée à la partie de sortie du rotor, puis est transmis à l'organe de support à partir du trou de guidage destiné à loger la broche principale de guidage. Comme la broche principale de guidage et le trou de guidage ont une longueur telle qu'ils recouvrent le rotor et atteignent la surface sur laquelle le patin externe et le rotor sont raccordés, le point d'application du couple de freinage et le point d'appui dans la direction axiale du rotor sont les mêmes. Ainsi, le "décalage" peut être évité. En conséquence, même lorsqu'un couple de torsion qui rapproche la partie externe de l'étrier de la broche principale de guidage est créé dans une opération de freinage, l'ensemble de la surface de la broche principale de guidage peut encaisser le couple sur la ligne de force de prolongement allant du rotor au patin externe. En outre, la force qui crée un moment de rotation dans un plan peut être limitée. En conséquence, le mouvement de l'étrier peut être régularisé et l'usure excentrique des
patins peut être évitée.
Comme la position de la broche de guidage est déter-
minée afin qu'elle se trouve à l'extérieur de la partie dans laquelle le patin externe est fixé à l'étrier dans la direction radiale du rotor, le couple de freinage du patin externe crée un moment qui fait tourner la partie de broche auxiliaire de guidage de l'étrier le long de la surface du rotor dans la direction axiale du rotor de manière que la broche principale de guidage constitue le centre. En conséquence, une force qui repousse l'étrier contre la broche auxiliaire de guidage peut être créée en présence du couple de freinage. En conséquence, la broche auxiliaire de guidage est mise en contact intime avec le manchon qui loge la broche auxiliaire de guidage si bien que l'état libre est supprimé. En conséquence, les vibrations existant entre l'étrier et l'organe de support peuvent être limitées et on
peut obtenir un effet d'élimination de bruit.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va
suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un frein à disque dans un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation frontale repré- sentant le frein en vue de dessus; la figure 3 est une vue en plan d'un disque de freinage dans un second mode de réalisation; la figure 4 est un graphique représentant l'effet d'amélioration de l'amplitude d'usure excentrique; et la figure 5A est une vue en plan d'un frein à disque classique et la figure 5B une vue en élévation frontale de
ce frein.
Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en élévation frontale et une vue en plan du frein à disque de l'exemple considéré. Comme l'indiquent les figures 1 et 2, le frein à disque de ce mode de réalisation possède un étrier 12 destiné à chevaucher un rotor 10 et qui, grâce à des broches 16 et 18 de guidage formant une paire de mécanismes parallèles de guidage par coulissement, est mobile dans la direction axiale du rotor 10 par rapport à un organe 14 de support qui est fixé au châssis du véhicule. Un vérin hydraulique 20 est monté du côté interne de l'étrier 12 afin qu'un patin interne 22 puisse être repoussé contre le rotor 10. Lorsque l'étrier 12 a été déplacé par la force de réaction du patin interne repoussé 22, des griffes 24 d'étrier formées à la face externe poussent un patin externe
26 contre le rotor 10.
L'organe 14 de support est placé en face de la surface interne du rotor 10 à un emplacement plus proche du centre du rotor 10 que les emplacements auxquels les broches 16 et 18 de guidage sont fixées, l'organe de support 14 étant fixé au châssis du véhicule, grâce à des trous 28 de vissage. Les positions auxquelles les broches 16 et 18 de guidage sont fixées sont déterminées afin qu'elles se trouvent à l'extérieur de la périphérie externe du rotor 10. Un patin interne 22 est monté sur l'organe 14 de support de manière que ce patin 22 puisse se déplacer dans la direction axiale du rotor 10. Ainsi, l'organe 14 de support peut supporter le couple de rotation créé lorsqu'une opération de freinage a été effectuée. La structure de support est formée par des saillies 25 réalisées aux deux extrémités latérales du patin interne 22 et par des gorges 27 formant des cavités dans la direction axiale du rotor 10, en position correspondant à l'organe de support 14 afin qu'une partie d'ancrage soit
formée par les saillies et les cavités qui coopèrent.
Lorsque le vérin hydraulique 20 de l'étrier 12 est commandé, le patin interne 22 est poussé contre le rotor 10 tout en
étant guidé par des saillies et cavités qui coopèrent.
Lorsque le patin 22 suit le rotor 10 et tourne, les saillies et cavités qui coopèrent forment l'organe d'ancrage qui
encaisse le couple de freinage.
D'autre part, l'étrier 12 se déplace vers la face interne dans la direction axiale du rotor 10 en étant guidé par les broches 16 et 18 de guidage afin que le patin externe 26 soit repoussé contre le rotor 10 par les griffes 24 de l'étrier. La structure est formée de manière que le couple de freinage du patin externe 26 soit transmis à l'étrier 12. En conséquence, les saillies 30 de coopération sont formées à la face arrière du patin externe 26. La griffe 24 de l'étrier a un trou 31 de coopération dans lequel pénètre les saillies 30 de coopération. La griffe 24 se divise en deux tronçons de manière que chaque griffe 24 soit en prise. En conséquence, lorsque le patin externe 26 a été repoussé contre le rotor 10 et le couple de freinage a ainsi été créé, ce couple est transmis à l'étrier 12 par les saillies 30 et est encaissé par l'organe de support par l'intermédiaire de la broche 16 de guidage placée du côté
d'entrée du rotor.
Comme décrit précédemment, ce mode de réalisation a la structure précitée si bien que l'étrier 12 est guidé par les broches 16 et 18 lorsqu'il se déplace, la structure étant composée de la broche 16 de guidage placée du côté de sortie du rotor et ayant un diamètre relativement grand et d'une broche auxiliaire de guidage 18 placée du côté d'entrée du rotor et ayant un plus petit diamètre comme indiqué sur la figure. Les broches 16 et 18 sont fixées à l'étrier 12. Un bras 32 de l'étrier s'étendant vers la droite et vers la gauche (le long de la surface du rotor 10) est formé à la face interne de l'étrier 12. Les broches 16 et 18 de guidage sont serrées et fixées afin qu'elles restent dressées sur le bras 32 de l'étrier. En particulier, les parties de tête des broches droite et gauche 16 et 18 de guidage sont fixées au bras 32, puis introduites dans l'organe 14 de support afin qu'elles se dirigent vers la face externe au-dessus du rotor et atteignent la surface de contact entre le rotor 10 et
le patin externe 26, à cause de leur longueur déterminée.
D'autre part, l'organe 14 de support, dans lequel sont introduites les broches 16 et 18 de guidage, a des manchons 34 et 36 de coulissement qui ont chacun un trou de guidage de broche par coulissement. Le manchon 34 qui loge la broche principale 16 de guidage formée du côté de sortie du rotor a une grande épaisseur afin qu'il soit raccordé à la broche principale 16 de guidage avec des tolérances prédéterminées si bien qu'un guide coulissant est réalisé. Le couple de freinage du patin externe 26 transmis à la broche principale 16 par l'étrier 12 est encaissé par l'organe de support par l'intermédiaire de la surface coulissante interne du manchon 34. La surface du manchon 34 destinée à encaisser le couple de freinage est essentiellement composée d'une moitié du côté de sortie du rotor opposé à la partie de prolongement de la broche principale 16 de guidage. En particulier, le couple de freinage de la partie de surface externe du rotor 10 est supporté. Le manchon coulissant 36 qui loge la broche auxiliaire de guidage 18 formée du côté de sortie du rotor, ayant un grand diamètre, avec un espace en direction radiale, a une épaisseur différente de celle du manchon 34 de la broche principale 16 du côté de sortie du rotor, l'épaisseur étant déterminée afin qu'elle soit beaucoup plus petite. Une douille 38 de caoutchouc est montée sur une partie dans laquelle le manchon 36 est fixé à l'organe 14 de
support de manière qu'une fonction d'absorption de défor-
mation de l'étrier 12 soit obtenue. Des sabots 40 de caoutchouc sont fixés, comme représenté, aux parties de col des broches 16 et 18 de guidage, exposées par les parties ouvertes des manchons 34 et 36, si bien que des effets de
protection contre l'eau et la poussière sont obtenus.
Les broches 16 et 18 de guidage, comme indiqué sur la figure 2, placées à l'extérieur de la périphérie externe du rotor 10, sont disposées de manière que l'axe reliant les centres des deux broches 16 et 18 soit à l'extérieur de l'axe reliant les paires formées par la saillie et la cavité constituées par la saillie 30 et le trou 31 de coopération
entre la griffe 24 de l'étrier et le patin externe 26.
Ainsi, la paire de parties de coopération de la griffe 24 est placée suivant la corde du rotor 10. En outre, l'axe passant entre les broches 16 et 18 de guidage est parallèle à l'axe précité. Ainsi, un décalage de valeur L est créé
entre l'axe de connexion et l'axe de disposition. En consé-
quence, un décalage L existe entre la partie dans laquelle le patin 26 est fixé à l'étrier et le centre de support du couple de freinage formé par la broche principale 16 de guidage. En conséquence, la force de freinage F du côté externe agissant lorsque le freinage est réalisé crée un moment de rotation m, qui repousse la partie du côté d'entrée du rotor de l'étrier 12 contre la partie centrale du rotor 10, afin que la partie du côté d'entrée du rotor tourne. En conséquence, le moment de rotation m agit sur la broche auxiliaire 18 de guidage par l'intermédiaire du bras 32 de l'étrier sur la partie du côté d'entrée du rotor et la force de pression agit sur la douille de caoutchouc 38 (voir
figure 2 qui est une coupe des broches 16 et 18 de guidage).
Dans le mode de réalisation ayant la structure préci-
tée, lorsque l'opération de freinage est réalisée, le patin interne 22 est repoussé contre le rotor 10. Ainsi, l'étrier 12 repousse le patin externe 26 contre le rotor 10 à cause de la force de réaction créée qui peut être attribuée à la force de pression. Le couple de freinage de l'étrier 12 est directement encaissé par l'organe 14 de support alors que le couple de freinage du patin externe 26 est transmis, par la griffe 24 de l'étrier, à la broche principale 16 de guidage formée sur la partie du côté de sortie du rotor. Ainsi, le couple est transmis à l'organe de support par l'extrémité avant de la broche principale 16 de guidage comme indiqué sur la figure 1 qui représente un état d'application de la force de la broche principale 16 de guidage. Dans ce cas, le couple maximal est reçu suivant une droite de prolongement de la surface de contact entre le patin externe 26 et la surface du rotor 10. En conséquence, même si l'étrier 12 se déforme (si bien que l'extérieur de l'étrier se rapproche de la broche principale de guidage 16) sous l'action du couple transmis par le patin externe 26 lorsque l'opération de freinage est exécutée, la force qui agit sur la broche
principale 16 peut être encaissée suivant l'axe de prolon-
gement de la force F allant du rotor au patin externe 26. En conséquence, la force de rotation de l'étrier 12 peut être limitée. Comme ce mode de réalisation a une structure telle que la broche principale 16 de guidage a une longueur permettant à la broche principale 16 de guidage d'atteindre la surface externe du rotor 10 et comme les positions des broches de guidage 16 et 18 sont à l'extérieur du centre de freinage du patin externe 26 dans la direction radiale du rotor 10, la broche auxiliaire de guidage 18 de plus petit diamètre est repoussée contre le manchon essentiellement par la broche principale de guidage 16. Ainsi, les vibrations à l'état libre peuvent être limitées. En conséquence, une structure qui empêche efficacement la création du bruit et
une usure excentrique des patins 22 et 26 peut être réali-
sée. Dans la direction radiale du rotor 10, le centroide du patin externe coïncide pratiquement avec une partie dans
laquelle le patin externe 26 est fixé à l'étrier 12.
La figure 3 représente un autre mode de réalisation dans lequel la broche auxiliaire de guidage 18 placée sur la partie du côté d'entrée du rotor et logée par le manchon coulissant 36 délimitant un espace a une surface analogue à celle de la broche principale 16 de guidage formée à la partie du côté de sortie du rotor et logée par le manchon coulissant 34 avec la tolérance prédéterminée. Ainsi, le manchon 36 qui passe sur la broche auxiliaire de guidage 18 a aussi une grande épaisseur. Dans ce cas, la structure utilisée peut être telle qu'une douille de caoutchouc est fixée autour de l'extrémité avant de la broche auxiliaire de
guidage 18 près de la partie du petit côté le cas échéant.
Les autres structures sont réalisées de la même manière que
dans le mode de réalisation des figures 1 et 2.
La figure 4 représente un effet qui s'oppose à l'usure excentrique du patin du frein à disque dans la direction circonférentielle du rotor, obtenu grâce à la structure de ce mode de réalisation. Un frein à disque de grande dimension (représenté en trait continu) et un frein à disque de petite dimension (représenté en trait interrompu) ont été évalués par mesure de l'amplitude de l'usure excentrique en direction circonférentielle du rotor, lorsque l'amplitude moyenne d'usure augmente au cours du temps, dans deux cas dans lesquels la broche principale de guidage est formée à la partie d'entrée du rotor et la broche principale de guidage est formée à la partie de sortie du rotor, comme dans les exemples indiqués. Comme on peut le noter sur la figure 4, on peut obtenir un effet de réduction de l'usure excentrique lorsque la broche principale 16 de guidage est
placée dans la partie du côté de sortie du rotor indépen-
damment du fait que le patin constitue le patin externe ou
le patin interne et que la dimension est grande ou petite.
Bien que les modes de réalisation précités aient une structure telle que la broche auxiliaire 18 de guidage a la même longueur que la broche principale 16 de guidage, la longueur de la broche 18 peut être inférieure à celle de la broche principale de guidage, comme dans la structure classique. Bien que l'organe de support ait été décrit avec une structure dans laquelle le manchon cylindrique est emmanché à force dans un organe en forme de plaque, la structure n'est pas limitée à cette réalisation. L'organe de support peut être un organe formé en une seule pièce par moulage. Bien qu'on ait décrit le mécanisme de guide coulissant avec une structure réalisée par formation du trou de guidage dans l'organe de support et formation de la broche de guidage dans l'étrier, on peut utiliser une struc- ture dans laquelle la broche de guidage est fixée à l'organe
de support et le trou de guidage est formé dans l'étrier.
Comme décrit précédemment, selon la présente invention, la broche principale de guidage, qui occupe une position telle que l'espace mesuré à partir du trou de guidage du mécanisme de guidage coulissant de l'étrier, utilisé comme partie d'encaissement du couple du frein de guidage, est relativement petit, et le trou de guidage destiné à coopérer avec la broche principale de guidage sont disposés avec une longueur permettant à la broche principale de guidage et au trou de guidage de chevaucher le rotor et d'atteindre la surface de coulissement de sortie. En outre, la broche principale de guidage est placée dans la partie du côté de sortie du rotor. En conséquence, une structure empêchant
efficacement l'usure excentrique du patin peut être réali-
sée. Comme la position de la broche de guidage est déter-
minée à l'extérieur du centre de la force externe de freinage, le déplacement de l'étrier le long de la surface du rotor peut être stabilisé. Ainsi, un moment peut être créé essentiellement dans la broche principale de guidage de manière que l'étrier se déplace vers le centre du rotor. En conséquence, les deux broches de guidage peuvent être repoussées contre le manchon si bien que les vibrations sont évitées. Ainsi, on peut réaliser un frein à disque ayant les avantages d'éliminer le bruit et d'empêcher l'usure excentrique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux freins à disque qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non
limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (2)
1. Frein à disque, caractérisé en ce qu'il comprend: un organe de support (14) fixé à un véhicule, un rotor (10), un étrier (12) monté sur l'organe de support, un mécanisme de guidage coulissant comprenant des trous de guidage et des broches (16, 18) de guidage destinées à être logées dans les trous de guidage, le mécanisme de guidage coulissant permettant un déplacement de l'étrier (12) dans la direction axiale du rotor (10), et un dispositif d'application d'une pression de fluide associé à l'étrier et permettant à un patin interne (22) et un patin externe (24) de maintenir le rotor, le frein à disque étant réalisé de manière que le couple de freinage créé par le patin interne (22) soit encaissé par l'organe de support et le couple de freinage créé par le patin externe (26) soit transmis à l'organe de support par l'intermédiaire de l'étrier et du mécanisme de guidage coulissant, dans lequel une broche principale (16) de guidage, occupant une position telle que sa distance au trou de guidage du mécanisme de guidage coulissant est petite, et un trou de guidage destiné à coopérer avec la broche principale (16) de guidage sont prolongés pour dépasser d'une partie dans laquelle le patin externe (26) et le rotor (10) sont en regard, et la broche principale (16) de guidage est placée
dans une partie du côté de sortie du rotor (10).
2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les positions des broches de guidage (16, 18) sont déterminées afin que, dans la direction radiale du rotor (10), elles se trouvent à l'extérieur d'une partie dans
laquelle le patin externe (26) est fixé à l'étrier (12).
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