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Title:
DISK BRAKE EQUIPPED REDUCED-SIZE YOKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/021682
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a brake disc (1) normally comprising a caliper (2), a yoke (3) and friction means (8, 9). The caliper is mounted sliding on the yoke. In order to enhance braking performances of such a disk brake while reducing production cost, the invention provides that a first friction means is maintained in rotation by the yoke while a second friction means is maintained in rotation by the caliper. The inventive disk brake is also characterized in that the yoke comprises at least two pin-guides (17, 18), the caliper being mounted sliding on the yoke via said two pin-guides, the caliper including at least two bores (18, 20) adapted to receive each one pin-guide.

Inventors:
MARY DIT CORDIER PASCAL (FR)
VANOUCHE NORBERT (FR)
BARRET PHILIPPE (FR)
GAYE ANDRE (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/002079
Publication Date:
March 02, 2006
Filing Date:
August 12, 2005
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
MARY DIT CORDIER PASCAL (FR)
VANOUCHE NORBERT (FR)
BARRET PHILIPPE (FR)
GAYE ANDRE (FR)
International Classes:
F16D55/2265
Foreign References:
EP0989320A22000-03-29
US6161658A2000-12-19
US5060766A1991-10-29
FR2747751A11997-10-24
US5622241A1997-04-22
Attorney, Agent or Firm:
Hurwic, Aleksander (126 rue de Stalingrad, Drancy, FR)
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Description:
Frein à disque muni d'une chape de taille réduite

L'invention concerne un frein μ disque d'un véhicule automobile. L'invention a pour but d'améliorer une performance de freinage de freins à disque tout en diminμant un coût de fabrication de tels freins à disque. L'invention est plus particulièrement destinée au domaine de l'automobile mais pourrait également s'appliquer dans d'autres domaines. Un frein à disque d'un véhicule est habituellement situé sur un moyeu d'au moins une roue du véhicule, lequel moyeu reçoit un axe de la roue du véhicule et supporte le frein à disque. Un frein à disque est relié à la roue du véhicule de telle manière que la: roue, communique un mouvement de rotation au disque de frein. Le frein à disque comporte un étrier formant une première mâchoire et une deuxième mâchoire, la première mâchoire et la deuxième mâchoire se faisant face de part et d'autre d'un plan d'un disque de frein et se rejoignant en dehors du disque. La première mâchoire et la deuxième mâchoire de l'étrier sont munies respectivement d'une première plaquette de frein et d'une deuxième plaquette de frein. Les plaquettes de frein sont placées en regard l'une de l'autre, de part et d'autre du disque de frein de telle manière que leur plan de symétrie soit coplanaire. Cet étrier est destiné à appliquer la première plaquette de frein et la deuxième plaquette de frein par l'intermédiaire de la première mâchoire et de la deuxième mâchoire respectivement contre une première face et contre une deuxième face opposée d'un disque de frein. Un frein à disque comporte également une chape fixée au moyeu d'au moins une roue du véhicule. La chape soutien l'étrier et encadre au . moins partiellement chaque plaquette de frein longitudinalement par rapport à un sens du mouvement de rotation du disque de frein. Lors d'un freinage, Ia première plaquette de frein et la deuxième plaquette de frein se rapprochent perpendiculairement par rapport à un plan du disque de frein par l'intermédiaire de la première mâchoire et par l'intermédiaire de la deuxième mâchoire. Pour se rapprocher perpendiculairement au plan du disque de frein, au moins une des plaquettes de frein est d'abord poussée en direction du disque de frein par l'intermédiaire d'un piston placé dans au moins une des mâchoires de l'étrier. Le piston exerce une pression par exemple sur la première plaquette de frein de telle manière que le piston tend à rapprocher la première plaquette de frein contre le disque de frein perpendiculairement au plan de ce même disque de frein. Ce piston se déplace sous l'action d'au moins un circuit de freinage engendrant une pression hydraulique sur le piston. Le circuit de freinage peut comporter par exemple un maître cylindre d'un véhicule. La deuxième plaquette de frein est alors dirigée perpendiculairement en direction du disque de frein par une réaction de l'autre mâchoire venant se déplacer en retour en direction du disque. La chape permet à l'étrier d'être maintenu chevauchant sur le disque. On entend par chevauchant le fait que l'étrier est placé de part et d'autre du plan du disque tout en passant par dessus le disque, à l'extérieur d'une périphérie du disque. La chape permet également de guider l'étrier lors de mouvements d'avancement/d'écartement de ce même étrier par rapport au disque. Les mouvements d'avancement' de l'étrier sont réalisés lors d'un freinage du véhicule engendrant le rapprochement des plaquettes contre le disque. Les mouvements d'écartement de l'étrier sont réalisés lors d'un défreinage du véhicule engendrant une désolidarisation des plaquettes par rapport au disque. Pour maintenir chevauchant l'étrier et pour guider l'étrier, il est connu que la chape comporte des alésages destinées à recevoir des colonnettes de guidage portées par l'étrier, les colonnettes et les alésages coopérant pour entraîner ravancement/l'écartement de l'étrier par rapport au disque. Ces colonnettes permettent à l'étrier d'être supporté par la chape tout en facilitant le guidage des deux plaquettes contre le disque.- La chape, s'étend au-dessus du disque avec ses alésages de manière à ce que les colonnettes glissent dans ces alésages tout en passant également par-dessus le disque. La chape maintient les deux plaquettes et elle récupère la majeure partie du couple de freinage. Dans le document FR 2 747 751 , il est décrit un disque de frein muni d'une chape et d'un étrier. Ce document décrit que les deux colonnettes de guidage sont portées par la chape et que les alésages sont formés dans l'étrier. Ces colonnettes de guidage sont disposées chacune avec un axe parallèle à un axe central du disque. Plus particulièrement, ces colonnettes sont disposées pour l'une avec un axe passant au-delà de la périphérie du disque et s'étendant de part et d'autre du disque et pour l'autre avec un axe passant à l'intérieur. de cette même périphérie, la deuxième coionnette ne s'étendant que d'un côté du disque. Cette disposition particulière des axes des colonnettes permet de réduire de façon importante la distance entre ces deux axes ce qui résulte en un couple de frottement minimal. L'arc- boutement des colonnettes est ainsi réduit au minimum, et le coulissement peut se produire dans les conditions optimales. Cependant, ce type de frein à disque présente l'inconvénient de posséder un poids élevé. Les performances de freinage en sont d'autant plus réduites. Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit de diminuer le poids d'un frein à disque tout en augmentant les performances de freinage. Notamment, l'invention prévoit que l'une des- plaquettes est retenue en rotation par la chape et que l'autre plaquette est retenue en rotation par l'étrier. On peut ainsi prévoir une demi-chape s'étendant par un seul côté du plan du disque. Une telle forme de la chape permet avantageusement de réduire le poids du frein à disque et d'améliorer la performance du frein à disque. Ainsi, au cours d'un freinage du véhicule, le piston entraîne le déplacement d'une première plaquette en direction du disque, cette première plaquette étant retenue en rotation par la chape tandis qu'une deuxième plaquette peut être appliquée contre l'autre face du disque par réaction de l'étrier tout en étant retenu en rotation par l'étrier. - Le déplacement de l'étrier par rapport à la chape s'effectuent par coopération des colonnettes et des alésages respectifs. Dans l'invention, on prévoit que les colonnettes sont portées par la chape et que les alésages sont formés par l'étrier. . L'étrier peut être avantageusement creusé d'au moins une fenêtre favorisant ainsi une meilleure évacuation thermique de l'étrier. Cela permet également d'augmenter la largeur de la voûte de l'étrier et aussi d'augmenter avantageusement la raideur de l'étrier pour un poids équivalent. Et enfin, cela permet aussi de réduire le poids de l'étrier. Les plaquettes de frein peuvent être fixées à l'étrier et à la chape par des moyens de solidarisation dont le vissage, l'accroche par au moins un pion, ou par au moins un ressort. L'invention permet également d'augmenter un diamètre du disque' pour une même roue. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un frein à disque pour véhicule automobile comprenant - un étrier de frein à disque, lequel étrier étant muni d'un cylindre hydraulique avec un piston qui est monté coulissant dans ce cylindre et d'un nez, l'étrier possédant une forme destinée à chevaucher un disque, - une chape solidaire du véhicule, l'étrier étant monté mobile sur la chape, le disque étant destiné à être disposé entre le nez et le piston et à y circuler en rotation, - deux moyens de friction, disposés de. part et d'autre du disque, et aptes à être appliqués contre des faces opposées du disque, par l'intermédiaire respectivement du piston et du nez, - caractérisé en. ce que - un premier moyen de friction est retenu en rotation par la chape, et un second moyen de friction est retenu en rotation par l'étrier. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une vue en coupe partielle d'un frein à- disque passant par un plan perpendiculaire à un plan formé par un disque de frein, selon l'invention ; - Figure 2 : une vue de profil d'un frein à disque, selon l'invention •; * - Figure 3 : une vue en perspective d'un frein à disque, selon l'invention ; - Figure 4 : une représentation schématique d'un moyen de friction relié à un étrier, selon l'invention ; - Figures 5a, 5b, 6 et 7 : des représentations schématiques d'un moyen de friction relié à l'étrier ou à la chape, selon des variantes de l'invention. La figure 1 illustre un frein à disque 1 pour véhicule automobile, selon l'invention. Le frein à disque 1 comporte un étrier 2 et une chape 3. L'étrier 2 est muni d'un cylindre hydraulique 4 avec un piston 5 qui est monté coulissant dans ce cylindre. L'étrier 2 comporte également un nez 7. La chape 3 est solidaire du véhicule et l'étrier est montée mobile sur la chape. Un disque 6 est interposé entre le nez 7 de l'étrier 2 et le piston 5 de ce même étrier 2 tout en étant destiné à circuler en rotation. L'étrier possède une forme destinée à chevaucher, le disque 6. Comme précédemment mentionné, on entend par chevaucher le fait que l'étrier 2 est positionné de part et d'autre d'un plan du disque tout en étant relié par dessus le disque, en dehors d'une périphérie du disque. Le disque 6 délimite de part et d'autre du plan du disque un côté externe (E) et un côté interne (I), le côté externe étant éloigné d'un moyeu (non représenté) du véhicule et le côté interne étant proche de ce même moyeu. Le frein à disque comporte également deux moyens de friction 8 et 9 disposés de part et d'autre du plan du disque 6. Ces moyens de friction 8 et 9 sont aptes à être appliqués contre des faces 10 et 11 opposées du disque par l'intermédiaire respectivement du piston 5 et du nez 7 de l'étrier 2. Selon l'invention, un premier moyen de friction 8 est retenu en rotation par la chape 3 et un second moyen de friction 9 est retenu en rotation par le nez 7 de l'étrier 2, figures 2 et 3. La chape 3 forme une anse avec une partie intermédiaire 12, un premier bras 13 et un deuxième bras 14, le premier bras 13 et le deuxième bras 14 étant reliés par la partie intermédiaire 12, figure 3. Dans l'exemple préféré de l'invention figures 2 et 3, la chape forme une demi-chape. La chape s'étend dans un plan parallèle à un plan formé par le

chape 3 forment un espace 16 à l'intérieur duquel est disposé le premier moyen de friction 8, figure 3. Un moyen de friction 8, 9 est formé par une plaquette de frein 8.1 , .9.1 et par un support de plaquette 8.2, 9.2, figure 3. Le support de plaquette relie la plaquette correspondante au nez de l'étrier ou à la chape. Chaque plaquette de frein 8.1 et 9.1 comporte respectivement une face intérieure 21 , 22 et une face extérieure 23 et 24, chacune des faces extérieures étant opposée au disque et chacune des faces intérieures étant placée en regard du disque. L'étrier 2 chevauche le disque 6 tout en possédant une forme générale en U, figure 2. L'étrier forme une première branche 15 du U et une deuxième branche 7 du U. La deuxième branche 7 forme le nez 7 de l'étrier. Le deuxième moyen de friction 9 est porté par le nez 7 de l'étrier 2. L'autre branche 15 comporte le cylindre hydraulique 4 avec le piston 5 monté coulissant dans ce même cylindre. Le piston 5 est apte à déplacer le premier moyen de friction 8 en direction du disque 6. Dans un premier exemple de réalisation, rétrier 2 est une pièce monobloc. En variante, l'étirer est formé en deux parties (non représentées) une première partie portant le piston et une deuxième partie portant un des moyens de friction. La première partie est reliée à la deuxième partie par des moyens de fixation tels que des vis. La chape 3 comporte deux colonnettes 17 et 1.8 qui s'étendent perpendiculairement au plan formé par le disque 6, figure 1. Ces colonnettes 17 et 18 sont portées respectivement par le premier bras .13 et par le deuxième bras 14 de la chape. La première colonnette et la deuxième colonnette peuvent être au moins partiellement filetées pour être introduites dans une cavité taraudée en correspondance, laquelle cavité étant formé dans un bras correspondant de la chape. De telles colonnettes peuvent être réalisées par frappe de la matière ou par roulage. Chaque colonnette 17, 18 s'étend le long d'un axe 44 et 45 respectivement, chacun de ces axes étant parallèle à un axe 46 de rotation du disque et perpendiculaire au plan du disque, figures 1 , 2. La première colonnette et la deuxième colonnette sont destinées à coulisser au travers d'un alésage correspondant 19 et 20. Le premier alésage 19 et le deuxième alésage 20 sont formés dans l'étrier 2 et sont aptes à recevoir chacun une colonnette. Comme représenté en traits pointillés figure 1 , les alésages sont avantageusement traversants de manière à ce que chacun de ces alésages débouche par deux extrémités opposées en direction du côté interne (I) et en direction du côté externe (E). Le premier alésage 19 débouche par une première première extrémité 19.1 en direction du côté interne (I) et par une deuxième première extrémité 19.2 en direction . du côté externe (E). Le deuxième alésage 20 débouche par une première deuxième extrémité 20.1 en direction du côté interne (I) et par' une deuxième deuxième extrémité 20,2 en direction du côté externe (E). De tels alésages traversants par deux extrémités facilitent avantageusement l'usinage de l'étrier. Il n'est plus nécessaire de régler une profondeur d'usinage des alésages. Il est alors prévu de boucher les deuxièmes extrémités 19.2, 20.2 à l'aide d'un bouchon (non représenté) que l'on vient visser à l'intérieur de l'alésage correspondant. D'autre part, de tels alésages traversants peuvent avantageusement permettre à l'étrier de coulisser par rapport aux colonnettes par une des deux extrémités proche du côté interne (I) d'une part. et de fixer par vissage d'autre part le deuxième moyen de friction 9 par l'autre extrémité éloignée du côté interne (non représenté). C'est le support de plaquette -9.2 de ce deuxième moyen de friction 9 qui peut être fixé à une des extrémités de l'alésage éloignée du côté interne (I). La fixation de ce support de plaquette 9.2 à une telle extrémité d'alésage permet avantageusement d'éviter de reboucher les alésages. Et enfin, de tels alésages débouchants peuvent avantageusement faciliter un démontage du frein à disque par l'extérieur du véhicule. En effet, au moins une des colonnettes est munie à une de son extrémité libre d'un moyen de réception d'un outil de dévissage, par exemple d'une clé à six pans. L'étrier est apte à coulisser lors d'un freinage et d'un défreinage d'une longueur efficiente par rapport aux colonnettes. On entend par longueur efficiente une longueur de glissement de l'étrier par rapport aux colonnettes lors d'un freinage du véhicule. La longueur efficiente peut être mesurée le long d'un axe parallèle à l'axe d'une colonnette. Les alésages de l'étrier possèdent une longueur d'encastrement supérieure à la longueur efficiente augmentée de la somme des longueurs d'usures tolérables des plaquettes et du disque. Dans un exemple, les plaquettes de frein mesurent 2 centimètres d'épaisseur et les colonnettes peuvent donc être enfoncées dans leur alés'age correspondant d'une longueur de 3 à 5 centimètres. Les longueurs d'usures des plaquettes et du disque sont mesurées le long d'un axe parallèle à l'axe 46. de rotation du disque ou à l'axe 44 d'une colonnette. Chaque plaquette de frein peut être reliée au support correspondant par de petits ergots d'accrochage formés par chacune des plaquettes destinés à venir s'encastrer dans des cavités correspondantes formées par le support. Dans l'exemple figure 4, la deuxième plaquette 9.1 peut être reliée au deuxième support de plaquette 9.2 par encastrement des ergots tels que 28 formés par la deuxième plaquette 9.1 et venant s'encastrer dans des cavités 29 .correspondantes formées dans le deuxième support de plaquette 9.2. L'association de la deuxième plaquette 9.1 au deuxième support de plaquette 9.2 peut s'effectuer par compression de chacun des ergots 28 dans une cavité 29 correspondante. Les ergots et les cavités sont représentés en traits pointillés figure 4. Au moins un moyen de friction peut être 'relié au nez de l'étrier et/ou à la chape par l'intermédiaire de saillies et d'encoches, les saillies 30, 31 étant aptes à s'engager dans une encoche 32,33 ménagée sur la chape ou sur le nez de l'étrier, les encoches et les saillies associées formant des moyens de solidarisation du moyen de friction à la chape ou au nez d'étrier. Les encoches et les saillies sont réalisées de telle manière que la plaquette correspondante ne bouge quasiment pas par rapport à l'étrier. Les encoches et les saillies sont réalisées également de telle manière qu'il n'y a quasiment pas de jeu axial entre le support de plaquette et le nez d'étrier. Dans l'exemple figure 4, est représenté schématiquement le deuxième moyen de friction 9 relié au nez 7 de l'étrier 2. Ce deuxième moyen de friction 9 comporte une plaquette de frein 9.1 et un support de plaquette 9.2. Le. deuxième moyen de friction 9 est relié au nez de l'étrier par l'intermédiaire du support de plaquette 9.2. Le support de plaquette 9.2 comporte une première saillie 30 et une deuxième saillie 31. En correspondance, le nez 7 d'étrier comporte une première encoche 32 et une deuxième encoche 33 recevant lesdites saillies 31 et 30. Les encoches et les saillies sont formées de telle manière que le support de plaquette muni de la plaquette est accolé au nez. Le nez 7 d'étrier portant le deuxième moyen de friction 9 peut être creusé en son milieu d'un orifice 34 délimitant de part et d'autre de ce même orifice une première extension 35 et une deuxième extension 36, figures 3 et 4. Une telle forme d'étrier 2 permet- de diminuer le poids du frein à disque selon l'invention. Pour retenir le moyen de friction au nez de l'étrier ou à la chape, un ressort tel 41 peut être fixé à un support de plaquette correspondant tout en étant placé en appui contre • l'étrier ou la chape. En effet, dans l'exemple figure 4, un tel ressort 41 destiné à maintenir le deuxième moyen de friction au nez 7 de l'étrier formé par une lamelle métallique 41 qui peut être placé depuis la première extension jusqu'à la deuxième extension tout en prenant appui contre la première extension, contre la deuxième extension et contre le support de plaquette correspondant. Ce ressort 41 s'étend parallèlement au plan formé par Ie disque. Ce ressort 41 permet de retenir le deuxième moyen de friction au nez de l'étrier tout en maintenant le deuxième moyen de friction flottant par rapport au nez. Le ressort 41 relie la première extension à la deuxième extension tout en s'accrochant au deuxième moyen de friction - par des moyens de solidarisation. En effet, ce ressort . 41 est formé à partir d'une plaque métallique qui est localement déformée en son milieu pour former un logement de réception 42, figure 4. Ce logement de réception 42 reçoit une bosse 43. formée en correspondance par le support de plaquette 9.2. En étant sur la bosse 43, le ressort 41 s'appuie d'une part contre la première extension 35 et contre la deuxième extension 36 d'autre part. La plaque métallique formée par le ressort 41 tend à se courber entre le logement de réception 42 et chacun des endroits où s'appuie le ressort 41 sur les extensions correspondantes. ' . . Dans une variante, au moins un support d'un moyen de friction est muni d'au moins un premier renfoncement 38 et le nez d'étrier et/ou la chape est muni d'un second renfoncement 39. Au moins un pion 37 amovible est logé partiellement dans le premier renfoncement et dans le deuxième renfoncement. Dans l'exemple figures 5a et 5b, le second moyen de friction peut être relié au nez de l'étrier par le pion 37 logé partiellement dans le premier renfoncement 38 ménagé par le support de plaquette 9.2 du second ' moyen de friction 9 et logé partiellement dans le second renfoncement 39 ménagé dans le nez d'étrier. L'insertion du pion 37 peut d'abord s'effectuer dans l'un des deux renfoncements 38 ou 39 puis soit le deuxième moyen de friction soit l'étrier est appliqué sur ce même deuxième pion 37 de manière à imbriquer ce pion 37 entre le nez d'étrier et le deuxième moyen de friction. Dans. ce dernier cas, ces renfoncements 38 et 39 sont avantageusement non débouchants. Selon une autre variante de l'invention, le second moyen de friction peut être relié au nez de l'étrier et/ou à la chape par l'intermédiaire d'au moins une vis.47 et d'un écrou 48, figure 6. Chaque moyen de friction comporte une première oreille 25, une deuxième oreille 26 et un corps central 27. Dans l'exemple figure 4, le deuxième moyen de friction 9 comporte une première oreille 25 et une deuxième oreille 26 et un corps central 27. Selon une autre variante de l'invention figure 7, les oreilles 25 et 26 du moyen de friction correspondant sont prolongées pour former un crochet 50, Le crochet 50 est représenté en traits pointillés figure 7. Ce crochet 50 délimite avec le corps 27 du moyen de friction un logement d'encastrement 51 à l'intérieur duquel s'insère flottant la chape 3 ou le nez 7 d'étrier 2. Pour ce faire, la chape ou le nez d'étrier forme une protubérance 52 de forme complémentaire au logement d'encastrement. Le logement 51 et la protubérance 52 sont réalisées de manière à ce que le moyen de friction soit inséré flottant dans la chape ou dans l'étrier. Le moyen de friction ainsi flottant est de type « pull push » et reprend ainsi une partie du couple de freinage et participe à la rigidité de la chape. Dans l'exemple figure 7, le premier moyen de friction est placé dans l'espace 16. C'est la partie intermédiaire 12 qui forme au moins une protubérance 52 de forme complémentaire au logement d'encastrement. • Pour faciliter une évacuation thermique du frein à disque .selon l'invention, l'étrier peut comporter au moins une fenêtre tel que 49, figure 1. Cette fenêtre permet de diminuer le poids d'un tel frein à disque et permet également de favoriser un dégagement de chaleur produit au cours du freinage du véhicule résultant du frottement des plaquettes contre le disque. Le disque comporte un centre et une périphérie, le centre étant un endroit du disque par où est situé l'axe de rotation 46 du disque perpendiculairement au plan du disque. La périphérie du disque délimite ie disque. La matière formée par l'étrier peut être répartie en plus grande quantité aux alentours d'un premier endroit et aux alentours d'un deuxième endroit, le premier endroit et le deuxième endroit étant placés le long de la . périphérie du disque et s'opposant l'un à l'autre, qu'aux alentours d'un centre de ce même étrier situé . également Ie long de la périphérie du disque. Plus précisément, la matière formée par l'étrier peut être répartie avec une quantité de matière plus importante à un premier endroit où est formé le premier alésage et à un deuxième endroit où est formé le deuxième alésage qu'à un endroit correspondant au centre de ce même étrier. Une telle répartition de la matière formant l'étrier permet avantageusement de gagner jusqu'à 20% en absorption de freinage.