FR2795147A1

FR2795147A1 - Disc brake of Zero Noise kind has brake caliper, clevis and two inverted small columns which can slide above the disk

Info

Publication number: FR2795147A1
Application number: FR9907524A
Authority: FR
Inventors: Jean Louis Bourrel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-22
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: FR2795147B1

Abstract

Disc brake comprises brake caliper (1), clevis (10) and two inverted small columns (2,5) which can slide above the disk (7). The first column (2) fits into bushing (3) fixed on clevis, other one (5) into second bushing (6) fixed on caliper.

Description

La présente invention concerne les freinsà disque de type ZN (Zéro Noise) de deuxième générationà deux colonnettes, peu sensibles aux phénomènes NVH (Noise Vibrations and Harshness), plus précisément la présente invention concerne une architecture de freinà disqueà deux colonnettes coulissantes placées au-dessus du disque, de type Zéro Offset (ou sans déport) età faible couple résiduel. The present invention relates to the brakes to disk type ZN (Zero Noise) second generation to two columns, little sensitive to NVH phenomena (Noise Vibrations and Harshness), more precisely the present invention relates to a brake architecture to disk to two sliding columns placed above the disk, type Zero Offset (or without offset) and to low residual torque.

On connaîtdéjà de nombreux dispositifs de coulissement au-dessus du disque, principalementà deux colonnettes, l'une de guidage, l'autre de verrouillage, fixées sur l'étrier et coulissant dans les alésages d'une chape ou dans le diamètre intérieur d'un manchon lui-même solidaire de la chape. Ces deux colonnettes montées symétriquement de part et d'autre de l'axe de poussée du piston ont l'inconvénient d'être sensibles aux vibrations par effet de battements angulaires ou de surtension en fréquence, principalement dans le cas d'usure maximale des patins, lors de la sortie extrême des colonnettes de leur alésage en raison de l'augmentation du jeu' angulaire relatif entre alésage et partie non dégagée de la colonnette. Many sliding devices are already known on top of the disk, mainly two columns, one of guide, the other of locking, fixed on the stirrup and sliding in the bores of a yoke or in the inner diameter of a sleeve itself secured to the yoke. These two columns symmetrically mounted on either side of the piston thrust axis have the disadvantage of being sensitive to vibrations by angular beats or frequency overvoltage, mainly in the case of maximum wear of the pads at the extreme exit of the columns of their bore due to the increase in clearance relative angular between bore and not cleared portion of the column.

Ces colonnettes étant fixées d'un même côté du disque dans l'étrier, il s'en suit que le côté de fixation nécessite une parfaite perpendicularité entre le plan d'accostage des colonnettes et l'axe de ces colonnettes, ainsi qu'un très bon parallélisme entre les colonnettes elles-mêmes, du fait des raideurs antagonistes d'ancrages situés d'un même côté, d'où des tolérances d'exécution serrées, le moindre écart de réalisation entre l'alésage de coulissement sur la chape et la position géométrique de montage de la colonnette induisant des contraintes préjudiciables de coulissement. Dans ce type de conception- cf. figure 4- le nez d'étrier (partie de l'étrier(1) situéeà l'opposé de l'entrée de l'alésage du piston), et le piston(9), se trouvent toujours aux fortes accélérations, selon les conceptions connues, en bascule autour de l'axe (c#a,) reliant les, deux points d'ancrage des colonnettes (2) et (5) du fait de la flexibilité de ces dernières. Au freinage, dans ce type de conception, les couples de rappel

et générés entre colonnettes (2)

et(5) et étrier(1) s'additionnent et forment un couple résultant Ce couple

participeà l'usure en biais(6) des patins(8) et(F) lors

des flexions successives des colonnettes, par pseudo-rotation de l'étrier(1) autour d'un axe perpendiculaireà sa voûte. Cette pseudo-rotation au freinage de l'étrier(1) sous l'effet du couple

peut provoquer en outre des arcs-boutements en bout des colonnettes (2) et(5) préjudiciables au coulissement et doncà la trainée. Enfin, toujours dans ce type de conception, la protection anti-corrosion des coulissements fait souvent appel selon le choix des constructeursà des soufflets de protection des colonnettes augmentant le couple résiduel par suite des variations de température de l'air emprisonné. These columns being fixed on the same side of the disk in the caliper, it follows that the fixing side requires a perfect perpendicularity between the docking plane of the columns and the axis of these columns, and a very good parallelism between the columns themselves, because of antagonistic stiffness anchors located on the same side, resulting in tight execution tolerances, the slightest difference in embodiment between the sliding bore on the yoke and the geometric mounting position of the column inducing damaging sliding stresses. In this type of design - cf. Figure 4 - Stirrup nose (part of the caliper (1) located to the opposite of the entry of the piston bore), and the piston (9), are always at high accelerations, according to the known designs, tilts around the axis (c # a,) connecting the two points of anchorage of the balusters (2) and (5) due to the flexibility of the latter. When braking, in this type of design,

and generated between balusters (2)

and (5) and caliper (1) add up and form a resulting couple

participates in wear (6) of the (8) and (F) pads when

successive bending of the columns, pseudo-rotation of the stirrup (1) around a perpendicular axis to its vault. This pseudo-rotation while braking the caliper (1) under the effect of the torque

can also cause end-stops at the end of the columns (2) and (5) detrimental to the sliding and therefore to the drag. Finally, still in this type of design, the anti-corrosion protection of the sliding is often used according to the choice of the manufacturers to of the bellows of protection of the columns increasing the residual torque due to the variations of temperature of the trapped air.

Selon figure1, le système, objet de l'invention, comporte deux colonnettes (2) et(5), coulissant au-dessus du disque(7), montées en opposition avec ancrage de part et d'autre du disque(7), l'une fixée sur l'étrier(1) et l'autre sur la chape(10), et permet d'éviter tous ces inconvénients. Par dissymétrie d'architecture, recourant au mode vibratoire antagoniste, il neutralise au freinage les bruits émis par l'une des colonnettes (2) ou(5), annulant dans un large spectre les phénomènes d'harmoniques ou de résonance par émission de contre-bruits de mêmes fréquences mais opposés en phase. According to figure 1, the system, object of the invention, comprises two columns (2) and (5), sliding above the disk (7) , mounted in opposition with anchorage on both sides of the disk (7), one fixed on the stirrup (1) and the other on the coping (10), and avoids all these disadvantages. By dissymmetry of architecture, resorting to the vibratory mode antagonist, it neutralizes under braking the noises emitted by one of the columns (2) or (5), canceling in a broad spectrum the phenomena of harmonics or resonance by emission of counter-noise of the same frequencies but opposite in phase.

L'interposition de manchons caoutchouc(3) et(6) - cf. figure 2- amortissant les sollicitations en battement des colonnettes amplifie l'effet recherché par filtration des bruits entre chape et étrier. Les ancrages étant placés en diagonale au-dessus du disque, selon un axe (a2a.), avec évidement au centre(A) de la voûte de l'étrier(1), les phénomènes de mode propre seront par construction écartés. Les flexibilités inverses et conjuguées du montage en opposition des colonnettes (2) et(5) permettent d'avoir des déplacements parallèles de l'étrier(1) lors du freinage. Ainsi au freinage- selon figure5 - il est constaté que les couples

et

de rappel des colonnettes (2) et(5) s'opposent et s'annulent sensiblement au centre de la voûte de l'étrier(1) avec pour effet principal de ne point provoquer la moindre sollicitation en rotation de l'étrier(1), rotation participantà l'origine des biais sur les patins(8) et (8') comme dans le cas des freins traditionnels. Dans cette conception particulière les moments de flexion inverses

et se neutralisant mutuellement les

colonnettes ne travaillent plus qu'en cisaillement simple, sans arc-boutement puisque le déplacement de l'étrier est toujours parallèleà l'axe de poussée du piston(9), ce qui permet de réduire la longueur et le diamètre de ces colonnettes sans porter préjudiceà la résistance età la performance globales du frein. Cette conception permet enfin d'encaisser le couple de freinage

avec une répartition en équipression sur toute la longueur de la colonnette permettant d'utiliser valablement des manchons amortissant sans risque de dépasser les contraintes admissibles et de provoquer des phénomènes d'extrusion, et ceci bien que des coulissements métal sur métal avec capuchon de protection puissent être utilisés dans le cas des colonnettes inversées. The interposition of rubber sleeves (3) and (6) - cf. figure 2 - damping the beating stresses of the balusters amplifies the desired effect by filtering the noise between the yoke and the stirrup. The anchors being placed diagonally above the disc, along an axis (a2a.), With recess in the center (A) of the stirrup arch (1), the phenomena of clean mode will be by construction excluded. The inverse and conjugate flexibilities of the assembly in opposition of the balusters (2) and (5) make it possible to have parallel movements of the stirrup (1) during braking. So under braking - according to figure 5 - it is found that couples

and

of the balusters (2) and (5) oppose and cancel each other substantially in the center of the vault of the stirrup (1) with the main effect of do not cause the slightest urging in rotation of the stirrup (1), participating rotation to the origin of the bias on the skids (8) and (8 ') as in the case of traditional brakes. In this particular design the inverse bending moments

and mutually neutralizing each other

Columns work only in simple shear, without jamming since the displacement of the caliper is always parallel to the axis of thrust of the piston (9), which allows to reduce the length and diameter of these columns without damaging to the resistance and to the overall performance of the brake. This design finally makes it possible to cash in the braking torque

with an equipressure distribution over the entire length of the column allowing valid use damping sleeves without risk of exceeding the allowable stresses and causing extrusion phenomena, and this although metal-on-metal sliding with protective cap can be used in the case of inverted columns.

Comparé aux systèmes connus avec deux colonnettes fixées d'un même côté du disque et générant des biais en friction, le cas de deux colonnettes (2) et(5) antagonistes et de même flexibilité simultanée (isoflexibilité) conduità considérer sous couple une déformation théorique en "S" fonction de la flexibilité réelle de celles-ci- cf. figure1 -. Cette déformation en "S" limite le coulissement des colonnettes (2) et(5) et donc les bruits, par autocentrage de l'étrier(1) sur le disque(7) et bandage des colonnettes dans leur alésage par les chasses (Pl ) et (P2) avec pour avantage la stabilisation du frein au freinage. Au lâcher du freinage cette même déformation en "S" aide au recul des patins(8) et (8'). Il est possible avec une telle architecture d'avoir des colonnettes (2) et(5) de plus faible diamètre tout en ayant une bonne raideur et un bon coulissement en fin d'usure des patins grâceà la caractéristique d'isoflexibilité du système età son peu de sensibilité en NVH, critère bruits et vibrations. Compared to known systems with two columns fixed on the same side of the disk and generating frictional biases, the case of two columns (2) and (5) antagonists and of the same simultaneous flexibility (isoflexibility) leads to consider under torque a theoretical deformation in "S" according to the real flexibility of these - cf. figure 1 -. This "S" deformation limits the sliding of the balusters (2) and (5) and therefore the noises, by self-centering the caliper (1) on the disk (7) and bandage of the balusters in their bore by the hunts (Pl ) and (P2 ) with the advantage of stabilizing the braking brake. At the release of braking this same deformation in "S" helps the retreat of the pads (8) and (8 '). It is possible with such an architecture to have balusters (2) and (5) of smaller diameter while having a good stiffness and a good sliding at the end of skid wear thanks to the system's isoflexibility characteristic and its low NVH sensitivity, noises and vibrations criterion.

Selon cette conception les colonnettes seront coulissantes au-dessus du disque, de préférence dans des manchons(3) et(6) amortissants graissés et/ou autolubrifiants, avec racleur antipoussière en extrémité- cf. figure 2- . Elles seront en acier inoxydable ou protégées contre la corrosion, avec empreinte de vissage/dévissage. L'ouverture de l'étrier(1) pour changement des patins(8) et(W) se fera par dépose de l'une des colonnettes, cette colonnette pouvant pour raison de sécurité après montage être verrouillée par une épingle (4) traversant de part en part l'extrémité de son filetage ou par tout autre moyen provoquant le même résultat tel un contre-écrou. La colonnette (2) fixée sur l'étrier(1) coulisse dans le manchon(3), autolubrifiant ou graissé, solidaire d'un alésage de la chape(10); l'autre colonnette(5) est fixée dans le bras de la chape(10) et coulisse dans le manchon(6) monté serré dans un alésage de l'étrier(1) et de même nature que le manchon(3). Selon une autre conception c'est la colonnette intérieure qui sera démontable pour le changement des patins(8) et(8% dans ce cas l'alésage de la chape contenant le manchon(3) et la colonnette (2) ne sera pas obligatoirement débouchant côté roue et il n'y aurait plus nécessité du contre-écrou ou de l'épingle (4). According to this design the balusters will slide over the disc, preferably in greased and / or self-lubricating (3) and (6) damping sleeves, with dust scraper in place. end - cf. figure 2 -. They will be stainless steel or protected against corrosion, with screwing / unscrewing impression. The opening of the caliper (1) to change the pads (8) and (W) will be done by removing one Columns, this column may for safety reasons after mounting be locked by a pin (4) passing through the end of its thread or by any other means causing the same result as a lock nut. The column (2) fixed on the bracket (1) slides in the sleeve (3), self-lubricating or greased, secured to a bore of the yoke (10) the other balancer (5) is fixed in the arm of the clevis (10) and slides in the sleeve (6) ) mounted tightly in a bore of the caliper (1) and of the same nature as the sleeve (3). According to another design this is the internal column which will be removable for the change of the skates (8) and (8% in this case the bore of the yoke containing the sleeve (3) and the column (2) will not necessarily open on the wheel side and there is no need for the locknut or the pin (4).

Lorsque le piston(9) plaque par effet de la pression hydraulique les patins(8) et (8') contre le disque(7) les mouvements des colonnettes (2) et(5) sont des mouvements de traction inverses, l'une (2) sortant du manchon(3), l'autre(5) sortant du manchon(6). Chaque freinage ayant tendanceà générer un couple de pivotement de la roue, il serait avantageux de tenir compte de l'orientation (a2a3 ) de l'axe reliant les deux points d'ancrage pour générer une contre-réaction sur la chape(10) du vecteur poussée des patins(8) et(F) vers le porte-fusée en opposition avec le couple de pivotement précité. When the piston (9) plates by the effect of the hydraulic pressure the pads (8) and (8 ') against the disk (7) the movements of the balusters (2) and (5) are reverse pulling movements, one (2) coming out of the sleeve (3), the other (5) coming out of the sleeve (6). As each braking has a tendency to to generate a pivoting torque of the wheel, it would be advantageous to take account of the orientation (a2a3 ) of the axis connecting the two anchor points to generate a feedback on the clevis (10) of the thrust vector of the skates (8) and (F) to the stub axle in opposition to the aforementioned pivoting torque.

Selon une option particulière les colonnettes (2) et(5) pourraient être fixées respectivement sur l'étrier(1) et sur la chape(10) par une vis ou un écrou en bout de colonnette. De même que le coulissement pourrait être protégé par un manchon en élastomère, graissé ou autolubrifiant. According to a particular option the balusters (2) and (5) could be fixed respectively on the bracket (1) and on the clevis (10) by a screw or a nut at the end of the column. Just as the sliding could be protected by an elastomer sleeve, greased or self-lubricating.

Selon une autre variante, les colonnettes (2) et(5) - cf. figure3 - comporteraient une tête avec empreinte de vissage/dévissage, type vis CHC par exemple; les deux manchons (3') et(6) étant montés serrés sur ces colonnettes, autolubrifiants ou graissés sur leur périphérie extérieure, ils coulisseraient par leur diamètre extérieur avec un jeu légèrement gras d'un côté dans un alésage de la chape, de l'autre côté dans un alésage de l'étrier, les alésages intérieurs des manchons restant évidemment fixes par rapport aux colonnettes afin d'éviter le retroussage du manchon lors du coulissement. Le manchon pourrait être surmoulé sur la colonnette et pourrait comporter sur sa surface extérieure des ondulations facilitant le glissement et le logement de la graisse tout en assurant une étanchéité renforcéeà chaque sortie d'ondulation - cf. figure 3'- . According to another variant, the balusters (2) and (5) - cf. figure 3 - would have a head with screw-in / unscrewing screw, such as CHC screws; the two sleeves (3 ') and (6) being mounted tight on these columns, self-lubricating or greased on their outer periphery, they would slide by their outer diameter with a lightly greasy game on one side in a boring of the yoke, on the other side in a bore of the yoke, the inner bores of the sleeves obviously remaining fixed relative to the columns in order to avoid rolling the sleeve during sliding. The sleeve could be overmoulded on the column and could have on its outer surface corrugations facilitating the sliding and housing of the grease while ensuring a reinforced seal to each corrugation output - cf. figure 3'- .

Bien évidemment les descriptions qui précèdent ne limitent pas les revendications du système; d'autres présentations pourraient être effectuées en fonction de l'évolution des technologies utilisées par l'homme de l'art tout en restant dans le cadre de l'invention (un freinà disque avec les deux colonnettes implantées en opposition, tête-bêche, donnant une isoflexibilité autocentrante - cf. figure1 - par les chasses (Pl ) et (92) du système au freinage sous couple peu sensible aux vibrations et avec un couple résultant au centre de la voûte d( l'étrier pratiquement nul au freinage).Of course, the foregoing descriptions do not limit the claims of the system; other presentations could be made according to the evolution of the technologies used by those skilled in the art while remaining within the scope of the present invention. of the invention (a brake to disk with the two columns implanted in opposition, head to tail, giving a self-centering isoflexibility - see figure 1 - by hunts ( Pl ) and (92 ) of the braking system under low vibration torque and with a resulting torque in the center of the vault d (the caliper practically zero braking) .

Claims

REVENDICATIONS 1') Freinà disque comprenant un étrier(1), une chape(10) et deux colonnettes (2) et(5) coulissant au-dessus d'un disque(7), caractérisé en ce que les colonnettes (2) et(5) sont montées inversées. 20) Système selon la revendication1 caractérisé en ce que, fonctionnant en mode tracté au freinage, l'une des colonnettes est fixée sur l'étrier (1), l'autre étant fixée sur la chape(10). 30) Système selon les revendications1 et 2 caractérisé en ce que la colonnette (2) coulisse dans un manchon(3) monté dans un alésage du bras de chape(10) et la colonnette(5) coulisse dans un autre manchon(6) monté dans un alésage de l'étrier(1). 4') Système selon les revendications1 et 2 caractérisé en ce que dans le cas où les manchons de coulissement (3') et (6') sont montés serrés sur les colonnettes (2) et(5), ceux-ci coulissent alors avec un ieu légèrement gras d'un 1 - côté dans un alésage de la chape(10), de l'autre dans un alésage de l'étrier(1). CLAIMS 1 ') Brake to disc comprising a caliper (1), a clevis (10) and two balusters (2) and (5) sliding above a disk (7), characterized in that the columns (2) and (5) are mounted inverted. 20) System according to claim 1 characterized in that, operating in braked mode, one of the columns is fixed on the stirrup (1), the other being fixed on the yoke (10). 30) System according to claims 1 and 2 characterized in that the column (2) slides in a (3) sleeve mounted in a clevis arm bore (10) and (5) bore in another sleeve (6) mounted in a bore of the caliper (1). 4 ') System according to claims 1 and 2 characterized in that in the case where the sliding sleeves (3 ') and (6') are tightly mounted on the balusters (2) and (5), these then slide with a slightly greasy angle of a 1 - side in one bore of the (10), of the other in a caliper bore (1).