FR2811389A1 - Disc brake has pads retracted and wear taken up by elastic and plastic deformation of connecting piece between piston and cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne, de façon générale, la technique utilisée pour freiner un véhicule automobile, et dans laquelle deux éléments de friction sont appliqués l'un contre l'autre pour absorber une partie au moins de l'énergie cinétique de ce véhicule. The present invention relates, in general, to the technique used for braking a motor vehicle, and in which two friction elements are applied one against the other to absorb at least part of the kinetic energy of this vehicle.
Plus précisément, la présente invention concerne, suivant un de ses aspects, un frein à disque pour véhicule automobile, ce frein comprenant une chape reliée au véhicule, un disque rotatif présentant une face externe et une face interne, des plaquettes de frein externe et interne maintenues fixes en rotation par rapport à la chape et respectivement tournées vers les faces externe et interne du disque, un étrier chevauchant le disque et monté sur la chape, un vérin fixé à l'étrier et comprenant au moins un cylindre dans lequel un piston est monté coulissant en regard de la face interne du disque, et des moyens de rappel et de rattrapage d'usure, la plaquette interne étant disposée entre le piston et la face interne du disque, le vérin étant sélectivement commandé pour permettre au piston de presser la plaquette interne contre la face interne du disque, suivant une direction transversale au disque, lorsque le frein est dans un état d'actionnement, et pour permettre à la plaquette interne de se dégager de la face interne du disque lorsque le frein est dans un état de repos, le piston et la face interne du disque adoptant, suivant la direction transversale, des positions transversales respectives qui varient l' une par rapport à l'autre à la fois selon que le frein est dans son état d'actionnement ou dans son état de repos et en fonction d'une usure de la plaquette interne, mesurée par une perte d'épaisseur de cette plaquette depuis un état neuf, et les moyens de rappel et de rattrapage d'usure étant propres à garantir au moins que la plaquette interne et la face interne du disque sont, dans l'état de repos du frein, espacées l'une de l'autre d'une distance au moins égale à un jeu More specifically, the present invention relates, according to one of its aspects, to a disc brake for a motor vehicle, this brake comprising a yoke connected to the vehicle, a rotary disc having an external face and an internal face, external and internal brake pads kept fixed in rotation relative to the yoke and respectively turned towards the external and internal faces of the disc, a stirrup overlapping the disc and mounted on the yoke, a jack fixed to the stirrup and comprising at least one cylinder in which a piston is slidably mounted opposite the internal face of the disc, and wear return and take-up means, the internal plate being disposed between the piston and the internal face of the disc, the jack being selectively controlled to allow the piston to press the internal pad against the internal face of the disc, in a direction transverse to the disc, when the brake is in an actuated state, and to allow e the internal pad to disengage from the internal face of the disc when the brake is in a state of rest, the piston and the internal face of the disc adopting, in the transverse direction, respective transverse positions which vary one with respect to the other both according to whether the brake is in its actuation state or in its rest state and according to a wear of the internal pad, measured by a loss of thickness of this pad from a new state , and the wear return and take-up means being able to guarantee at least that the internal pad and the internal face of the disc are, in the rest state of the brake, spaced from one another by a distance at least equal to one set
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minimal et au plus égale à un jeu maximal, indépendamment de l'usure de la plaquette interne. minimum and at most equal to maximum play, regardless of the wear of the internal pad.
Les freins de ce type, utilisés depuis des décennies, équipent aujourd'hui la plupart des véhicules automobiles et regroupent notamment les freins connus sous les noms de "freins à disque à étrier coulissant" et de "freins à disque à étrier fixe". Brakes of this type, used for decades, are used in most motor vehicles today and include in particular the brakes known under the names of "sliding caliper disc brakes" and "fixed caliper disc brakes".
En dépit du caractère relativement traditionnel de la technique concernée, les freins à disque continuent de faire l'objet de recherches visant à en augmenter les performances et à en réduire les coûts de production. Despite the relatively traditional nature of the technique concerned, disc brakes continue to be the subject of research aimed at increasing performance and reducing production costs.
Parmi les sujets de préoccupation saillants figurent les études visant idéalement à annuler le couple résiduel de freinage, c'est-à-dire à supprimer la résistance parasite que le frein peut continuer d'opposer à la rotation de la roue même lorsqu'il n'est pas sollicité, l'existence d'un couple résiduel non nul provoquant une dépense d'énergie qui se traduit inévitablement, pour le véhicule, par une surconsommation de carburant. Among the salient subjects of concern are studies ideally aimed at canceling the residual braking torque, that is to say eliminating the parasitic resistance that the brake can continue to oppose to the rotation of the wheel even when it 'is not requested, the existence of a non-zero residual torque causing an expenditure of energy which inevitably results, for the vehicle, in overconsumption of fuel.
Pour obtenir le recul nécessaire des plaquettes par rapport aux faces du disque, les freins connus utilisent le plus souvent l'élasticité intrinsèque du joint qui est interposé entre le piston et le cylindre pour assurer leur étanchéité. To obtain the necessary recoil of the pads relative to the faces of the disc, the known brakes most often use the intrinsic elasticity of the seal which is interposed between the piston and the cylinder to ensure their tightness.
A cette fin, le joint 80 (figure 1) est disposé dans un logement légèrement surdimensionné et de forme particulière, de manière à adopter une position de déséquilibre lors de l'actionnement du frein et à retourner spontanément à sa position d'équilibre, dès que le frein cesse d'être actionné, en provoquant ainsi le recul souhaité des plaquettes. To this end, the seal 80 (FIG. 1) is placed in a slightly oversized and specially shaped housing, so as to adopt an imbalance position when the brake is actuated and to spontaneously return to its equilibrium position, from that the brake ceases to be applied, thereby causing the desired recoil of the pads.
Néanmoins, cette solution présente deux inconvénients, à savoir d'une part que, dans la mesure où le joint doit assurer à la fois une fonction d'étanchéité et une fonction de recul des plaquettes, le choix du matériau qui le constitue et le choix de la forme et des However, this solution has two drawbacks, namely on the one hand that, insofar as the seal must ensure both a sealing function and a recoil function of the pads, the choice of the material which constitutes it and the choice of form and
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dimensions de son logement se trouvent soumis à de nombreuses contraintes difficilement conciliables, et d'autre part que, dans la mesure où le joint, nécessairement réalisé dans un matériau élastomère, est soumis à de hautes températures et sujet au vieillissement, son efficacité à assurer le recul des plaquettes évolue de façon défavorable au cours du temps. dimensions of its housing are subject to numerous constraints that are difficult to reconcile, and on the other hand that, insofar as the seal, necessarily made of an elastomeric material, is subjected to high temperatures and subject to aging, its effectiveness to be ensured the decline in platelets develops unfavorably over time.
L'invention, qui se situe dans ce contexte, a précisément pour but de proposer un frein à disque qui, bien que présentant une structure simple et de réalisation peu onéreuse, résolve ce problème de façon très satisfaisante. The invention, which is situated in this context, precisely aims to provide a disc brake which, although having a simple structure and inexpensive construction, solves this problem very satisfactorily.
A cette fin, le frein à disque de l' invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend, en tant que l'un au moins des moyens de rappel et de rattrapage d'usure, une pièce de liaison présentant un bord externe et un bord interne distants l'un de l'autre, l'un de ces bords adoptant une position transversale dépendant de celle du piston et l'autre bord adoptant une position transversale dépendant de celle du cylindre, et en ce que la pièce de liaison présente, entre ses bords externe et interne et suivant la direction transversale, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude choisie en fonction du jeu minimal et du jeu maximal, et une capacité de déformation plastique d'amplitude choisie en fonction d'une usure maximale autorisée de la plaquette interne. To this end, the disc brake of the invention, moreover conforming to the generic definition given by the preamble above, is essentially characterized in that it comprises, as at least one of the means wear return and take-up, a connecting piece having an outer edge and an inner edge distant from each other, one of these edges adopting a transverse position depending on that of the piston and the other edge adopting a transverse position depending on that of the cylinder, and in that the connecting piece has, between its outer and inner edges and in the transverse direction, a limit capacity of elastic deformation of amplitude chosen as a function of the minimum clearance and the clearance maximum, and a plastic deformation capacity of amplitude chosen as a function of maximum authorized wear of the internal plate.
La pièce de liaison peut avantageusement relier le piston du vérin au cylindre, le bord interne de la pièce de liaison étant lié au piston et le bord externe de la pièce de liaison étant radialement distant du bord interne et lié au cylindre. The connecting piece can advantageously connect the piston of the jack to the cylinder, the internal edge of the connecting piece being linked to the piston and the external edge of the connecting piece being radially distant from the internal edge and linked to the cylinder.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce de liaison peut être essentiellement constituée par un voile annulaire. In the preferred embodiment of the invention, the connecting piece may essentially consist of an annular web.
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D'excellents résultats peuvent être obtenus en utilisant une pièce de liaison constituée d'un matériau métallique, cette pièce pouvant en outre être fixée par ses bords externe et interne de manière à se déformer au moins en partie par cisaillement. Excellent results can be obtained by using a connecting piece made of a metallic material, this piece also being able to be fixed by its external and internal edges so as to deform at least in part by shearing.
Comme la fonction de rattrapage d'usure et de jeu peut être assurée par la pièce de liaison, le piston peut être monté à coulissement étanche dans le cylindre au moyen d'un joint installé sans jeu dans un logement du cylindre ou du piston, ce joint n'ayant plus à participer à la fonction de rattrapage. As the wear and play take-up function can be ensured by the connecting piece, the piston can be slidably mounted in the cylinder by means of a seal installed without play in a cylinder or piston housing, this joint no longer having to participate in the catch-up function.
Dans le cas où l'étrier est monté coulissant sur la chape, où la plaquette externe, le disque, et la plaquette interne sont logés en empilement entre le piston et un nez de l'étrier, où le vérin est sélectivement commandé pour permettre au piston de presser cet empilement contre le nez d'étrier, suivant la direction transversale du disque, lorsque le frein est dans son état d'actionnement, et pour permettre aux plaquettes de se dégager des faces respectives du disque lorsque le frein est dans son état de repos, et où les moyens de rappel et de rattrapage d'usure doivent être propres à garantir que chaque plaquette et la face respective du disque sont, dans l'état de repos du frein, espacées l'une de l'autre d'une distance au moins égale au jeu minimal et au plus égale au jeu maximal, indépendamment de l'usure des plaquettes, il est utile de faire en sorte que la pièce de liaison présente, entre ses bords externe et interne et suivant la direction transversale, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude au moins égale au double du jeu minimal et au plus égale au double du jeu maximal, et une capacité de déformation plastique d'amplitude au moins égale au double de l'usure maximale autorisée de la plaquette interne. In the case where the caliper is slidably mounted on the yoke, where the external plate, the disc, and the internal plate are housed in a stack between the piston and a nose of the caliper, where the jack is selectively controlled to allow the piston to press this stack against the caliper nose, in the transverse direction of the disc, when the brake is in its actuated state, and to allow the pads to disengage from the respective faces of the disc when the brake is in its state of rest, and where the return and wear take-up means must be suitable for ensuring that each pad and the respective face of the disc are, in the rest state of the brake, spaced from one another by a distance at least equal to the minimum clearance and at most equal to the maximum clearance, regardless of the wear of the pads, it is useful to ensure that the connecting piece has, between its outer and inner edges and in the transverse direction, u ne elastic deformation capacity of amplitude at least equal to twice the minimum clearance and at most equal to twice the maximum clearance, and a plastic deformation capacity of amplitude at least equal to twice the maximum authorized wear of the insert internal.
Dans le cas où l'étrier est fixé à la chape, où le frein comprend au moins un second vérin équipé d'au moins In the case where the caliper is fixed to the yoke, where the brake comprises at least a second cylinder equipped with at least
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un second piston, où les vérins sont sélectivement commandés pour presser les plaquettes externe et interne contre les faces externe et interne respectives du disque, suivant la direction transversale du disque, lorsque le frein est dans son état d'actionnement, et permettent aux plaquettes de se dégager des faces respectives du disque lorsque le frein est dans son état de repos, où chaque vérin comporte une pièce de liaison, les moyens de rappel et de rattrapage d'usure étant propres à garantir que chaque plaquette et la face respective du disque sont, dans l'état de repos du frein, espacées l'une de l'autre d'une distance au moins égale au jeu minimal et au plus égale au jeu maximal, indépendamment de l'usure des plaquettes, il suffit de prévoir que chaque pièce de liaison présente, entre ses bords externe et interne et suivant la direction transversale, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude au moins égale au jeu minimal et au plus égale au jeu maximal, et une capacité de déformation plastique d'amplitude au moins égale à l'usure maximale autorisée de la plaquette interne. a second piston, where the jacks are selectively controlled to press the external and internal pads against the respective external and internal faces of the disc, in the transverse direction of the disc, when the brake is in its actuated state, and allow the pads to disengage from the respective faces of the disc when the brake is in its rest state, where each jack has a connecting piece, the wear return and take-up means being adapted to guarantee that each pad and the respective face of the disc are , in the brake rest state, spaced from each other by a distance at least equal to the minimum clearance and at most equal to the maximum clearance, regardless of the wear of the pads, it suffices to provide that each connecting piece has, between its outer and inner edges and in the transverse direction, a limit capacity for elastic deformation of amplitude at least equal to the minimum clearance and at most equal to maximum play, and a plastic deformation capacity of amplitude at least equal to the maximum authorized wear of the internal plate.
L'invention concerne également un procédé utilisable dans un frein comprenant au moins deux éléments de friction, pour compenser notamment une usure de l'un au moins de ces deux éléments de friction et maintenir entre ces éléments de friction, dans un état de repos du frein, un écartement compris entre des limites inférieure et supérieure, ces éléments de friction étant appliqués l'un contre l'autre dans un état d'actionnement du frein, et le frein présentant des premier et second organes subissant un mouvement relatif, d'amplitude liée audit écartement, lorsque le frein passe de l'un de ses états à l'autre, ce procédé étant essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend : une opération consistant à emmagasiner une quantité minimale d'énergie dans une pièce déformable en appliquant à cette pièce déformable, par l'intermédiaire des premier et second The invention also relates to a method usable in a brake comprising at least two friction elements, in particular to compensate for wear of at least one of these two friction elements and to maintain between these friction elements, in a state of rest of the brake, a spacing between lower and upper limits, these friction elements being applied against each other in a brake actuation state, and the brake having first and second members undergoing a relative movement, amplitude linked to said spacing, when the brake passes from one of its states to the other, this process being essentially characterized in that it comprises: an operation consisting in storing a minimum amount of energy in a deformable part by applying to this deformable part, via the first and second
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organes, une déformation élastique d'amplitude au moins égale à une amplitude minimale chaque fois que les éléments de friction sont rapprochés l'un de l'autre sur une course comprise entre les limites inférieure et supérieure, lors du passage du frein de son état de repos vers son état d'actionnement; une opération consistant à limiter l'énergie emmagasinée dans la pièce déformable en appliquant à cette pièce déformable, par l'intermédiaire des premier et second organes, une déformation plastique dès que la course sur laquelle les éléments de friction sont rapprochés l'un de l'autre, lors du passage du frein de son état de repos vers son état d'actionnement, dépasse la limite supérieure; et une opération consistant à utiliser l'énergie emmagasinée dans la pièce déformable pour écarter l'un de l'autre les éléments de friction lors du passage du frein de son état d'actionnement vers son état de repos. organs, an elastic deformation of amplitude at least equal to a minimum amplitude each time that the friction elements are brought closer to each other on a stroke between the lower and upper limits, when the brake passes from its state rest towards its actuation state; an operation consisting in limiting the energy stored in the deformable part by applying to this deformable part, by means of the first and second members, a plastic deformation as soon as the stroke on which the friction elements are brought together. 'other, when the brake passes from its rest state to its actuation state, exceeds the upper limit; and an operation consisting in using the energy stored in the deformable part to separate the friction elements from one another when the brake passes from its actuation state to its rest state.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en coupe partielle d'un exemple de frein à disque flottant de l'art antérieur, auquel l'invention est susceptible d'être appliquée; - Les figures 2 à 8 sont des vues schématiques en coupe partielle d'un frein à disque à étrier flottant conforme à l'invention, illustré dans différentes configurations et différents états de fonctionnement; - La figure 9 est une vue schématique en coupe partielle d'un frein à disque à étrier fixe utilisant l'enseignement de l'invention; et - La figure 10 est un diagramme représentant l'évolution de l'amplitude des déformations élastique et plastique subies par une pièce de liaison utilisée dans Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, for information and in no way limitative, with reference to the appended drawings, in which:
Figure 1 is a schematic view in partial section of an example of a floating disc brake of the prior art, to which the invention is capable of being applied; - Figures 2 to 8 are schematic views in partial section of a floating caliper disc brake according to the invention, illustrated in different configurations and different operating states; - Figure 9 is a schematic partial sectional view of a fixed caliper disc brake using the teaching of the invention; and - Figure 10 is a diagram representing the evolution of the amplitude of the elastic and plastic deformations undergone by a connecting piece used in
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l'invention, en fonction de l'amplitude de la force appliquée à cette pièce de liaison. the invention, depending on the amplitude of the force applied to this connecting piece.
Le frein de l'invention comprend, de façon connue en soi, une chape 1 fixée au véhicule, un disque 2 monté rotatif par rapport au véhicule et tournant avec une roue (non représentée) de ce dernier, des plaquettes de frein externe 31 et interne 32, un étrier 4, et un vérin 5. The brake of the invention comprises, in a manner known per se, a yoke 1 fixed to the vehicle, a disc 2 rotatably mounted relative to the vehicle and rotating with a wheel (not shown) of the latter, external brake pads 31 and internal 32, a stirrup 4, and a jack 5.
Les plaquettes de frein externe 31 et interne 32 sont maintenues fixes en rotation par rapport à la chape 1, et sont respectivement tournées vers les faces externe et interne, 21 et 22, du disque 2. The external 31 and internal 32 brake pads are kept fixed in rotation relative to the yoke 1, and are respectively turned towards the external and internal faces, 21 and 22, of the disc 2.
L'étrier 4 est rendu solidaire de la chape 1 et chevauche le disque 2. The stirrup 4 is made integral with the yoke 1 and overlaps the disc 2.
Le vérin 5, qui est constitué par un vérin hydraulique solidaire de l'étrier 4 et qui est alimenté à volonté par un fluide de freinage sous pression, comprend au moins un cylindre 51 dans lequel un piston 52 est monté coulissant de façon étanche, en regard de la face interne 22 du disque 2. The cylinder 5, which is constituted by a hydraulic cylinder integral with the caliper 4 and which is supplied at will by a pressurized braking fluid, comprises at least one cylinder 51 in which a piston 52 is slidably mounted in sealed manner, in look at the internal face 22 of the disc 2.
Lorsqu'un fluide de freinage sous pression est admis dans le cylindre 51, le piston 52 applique la plaquette interne 32 contre la face interne 22 du disque 2, suivant une direction T transversale par rapport au disque. When a pressurized braking fluid is admitted into the cylinder 51, the piston 52 applies the internal plate 32 against the internal face 22 of the disc 2, in a direction T transverse to the disc.
Dans le cas d'un frein à disque à étrier fixe, c'est-à-dire solidaire de la chape 1 (figure 9), un autre vérin 7 équipé d'un autre piston 72 est disposé symétriquement au vérin 5 par rapport au disque de manière à appliquer la plaquette externe 31 contre la face externe 21 du disque 2, suivant la même direction transversale T mais suivant un mouvement de sens contraire puisque lui aussi dirigé vers le disque. In the case of a disc brake with a fixed caliper, that is to say integral with the yoke 1 (FIG. 9), another jack 7 fitted with another piston 72 is arranged symmetrically with the jack 5 relative to the disc so as to apply the external plate 31 against the external face 21 of the disc 2, in the same transverse direction T but following a movement in the opposite direction since it also directed towards the disc.
Dans le cas d'un frein à disque à étrier coulissant, qui correspond au mode de réalisation illustré aux figures 2 à 8, l'étrier est monté coulissant sur une ou plusieurs colonnettes de guidage, telles que 10, par exemple elles-mêmes fixées à la chape 1. In the case of a sliding caliper disc brake, which corresponds to the embodiment illustrated in FIGS. 2 to 8, the caliper is slidably mounted on one or more guide posts, such as 10, for example themselves fixed in clevis 1.
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Le piston 52 définit alors, en combinaison avec le nez 41 de l'étrier, un espace de largeur variable dans lequel sont logés, en empilement, la plaquette externe 31, le disque 2, et la plaquette interne 32. The piston 52 then defines, in combination with the nose 41 of the caliper, a space of variable width in which are housed, in a stack, the external plate 31, the disc 2, and the internal plate 32.
Dans ces conditions, lorsqu'un fluide de freinage sous pression est admis dans le cylindre 51, le piston 52 presse l'empilement formé par la plaquette externe 31, le disque 2, et la plaquette interne 32, contre le nez 41 de l'étrier 4, de sorte que, comme dans le cas précédent, la plaquette externe 31 s'applique sur la face externe 21 du disque 2, et la plaquette interne 32 sur la face interne 22 du disque. Under these conditions, when a pressurized braking fluid is admitted into the cylinder 51, the piston 52 presses the stack formed by the external plate 31, the disc 2, and the internal plate 32, against the nose 41 of the bracket 4, so that, as in the previous case, the external plate 31 is applied to the external face 21 of the disk 2, and the internal plate 32 to the internal face 22 of the disk.
Dans les deux cas, l'application des plaquettes sur le disque induit entre les plaquettes, fixes en rotation par rapport au véhicule, et le disque tournant, des forces de frottement dont le travail réduit d'autant l'énergie cinétique du véhicule. In both cases, the application of the pads on the disc induced between the pads, fixed in rotation relative to the vehicle, and the rotating disc, frictional forces whose work reduces the kinetic energy of the vehicle accordingly.
Lorsque le frein n'est pas actionné, et se trouve donc dans son état de repos, il est en revanche important que les plaquettes 31 et 32 soient tenues à l'écart des faces correspondantes 21 et 22 du disque, de manière que le véhicule puisse rouler sans avoir à vaincre quelque frottement que ce soit entre les plaquettes et le disque. When the brake is not applied, and is therefore in its rest state, it is however important that the pads 31 and 32 are kept away from the corresponding faces 21 and 22 of the disc, so that the vehicle can roll without having to overcome any friction between the pads and the disc.
A cette fin, les freins à disque comportent, de façon connue, des moyens propres à assurer le recul des plaquettes à distance du disque, c'est-à-dire le rappel de ces plaquettes vers leur position de repos, après la fin de chaque phase d'actionnement du frein. To this end, the disc brakes comprise, in known manner, means capable of ensuring the recoil of the pads away from the disc, that is to say the return of these pads to their rest position, after the end of each brake actuation phase.
Néanmoins, la fonction de ces moyens doit satisfaire essentiellement deux contraintes supplémentaires. However, the function of these means must essentially satisfy two additional constraints.
D'une part, il est opportun de faire en sorte que le recul des plaquettes n'ait pas une trop grande amplitude, faute de quoi le coup de frein suivant exigerait une course accrue de la pédale de frein, se traduisant par un retard au freinage et une efficacité réduite dans la mesure où une partie significative de On the one hand, it is advisable to ensure that the recoil of the pads does not have too great an amplitude, failing which the next brake stroke would require an increased stroke of the brake pedal, resulting in a delay in braking and reduced efficiency to the extent that a significant part of
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cette course aurait pour seule finalité de rattraper le jeu trop important qui aurait été introduit entre les plaquettes de frein et le disque. the only purpose of this race would be to make up for the excessive play that would have been introduced between the brake pads and the disc.
D'autre part, il convient également de tenir compte, dans l'ajustement de la position des plaquettes par rapport au disque, de l'état d'usure de ces plaquettes, faute de quoi le jeu défini au repos entre le disque et les plaquettes ne ferait qu'augmenter en fonction de l'usure de ces dernières. On the other hand, it is also necessary to take into account, when adjusting the position of the pads relative to the disc, the state of wear of these pads, failing which the clearance defined at rest between the disc and the pads would only increase depending on the wear of the latter.
Aussi les moyens précités n'ont-ils pas seulement pour fonction de rappeler les plaquettes à distance du disque lorsque le frein retourne à son état de repos, mais également de rattraper l'usure de ces plaquettes. The aforementioned means therefore do not only have the function of recalling the pads at a distance from the disc when the brake returns to its rest state, but also of catching up on the wear of these pads.
L'invention a précisément pour but de proposer une solution simple et efficace au problème que pose la conception de ces moyens, en particulier dans un frein à disque à étrier fixe ou à étrier coulissant, c'est-à-dire dans un frein à disque dans lequel au moins le piston 52 et la face interne 22 du disque 2 adoptent, suivant la direction T transversale au disque 2, des positions transversales respectives qui varient l'une par rapport à l'autre à la fois selon que le frein est dans son état d'actionnement ou dans son état de repos, et en fonction de l'usure de la plaquette externe 31, autrement dit en fonction de la différence U entre l'épaisseur de cette plaquette à l'état neuf et son épaisseur à l'instant considéré. The object of the invention is precisely to propose a simple and effective solution to the problem posed by the design of these means, in particular in a disc brake with a fixed caliper or with a sliding caliper, that is to say in a disc in which at least the piston 52 and the internal face 22 of the disc 2 adopt, in the direction T transverse to the disc 2, respective transverse positions which vary with respect to each other both depending on whether the brake is in its actuation state or in its rest state, and as a function of the wear of the external plate 31, in other words as a function of the difference U between the thickness of this plate in new condition and its thickness at the instant considered.
Comme indiqué précédemment, ces moyens de rappel et de rattrapage d'usure 6 doivent donc garantir au moins que la plaquette interne 32 et la face interne 22 du disque 2 sont, dans l'état de repos du frein, espacées l'une de l'autre d'une distance D au moins égale à un jeu minimal J (figures 1,2 et 4) pour éviter l'apparition d'un couple résiduel, et au plus égale à un jeu maximal L (figure 5) pour éviter une trop grande course morte de la pédale de frein, et ceci indépendamment de l'usure U de la plaquette interne 32. As indicated above, these wear return and take-up means 6 must therefore guarantee at least that the internal pad 32 and the internal face 22 of the disc 2 are, in the rest state of the brake, spaced apart from one another. other of a distance D at least equal to a minimum clearance J (Figures 1,2 and 4) to avoid the appearance of a residual torque, and at most equal to a maximum clearance L (Figure 5) to avoid a too great dead travel of the brake pedal, and this independently of the wear U of the internal pad 32.
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Pour assurer cette fonction complexe, l'invention prévoit une pièce de liaison 6, visible sur les figures 2 à 9, cette pièce 6 présentant un bord externe 61 et un bord interne 62, distants l'un de l'autre, et dont l'un adopte, suivant la direction transversale T, une position liée à celle du piston 52 (ou 72 sur la figure 9) tandis que son autre bord adopte une position transversale liée à celle du cylindre 51 (ou 71 sur la figure 9). To perform this complex function, the invention provides a connecting piece 6, visible in Figures 2 to 9, this piece 6 having an outer edge 61 and an inner edge 62, spaced from each other, and of which the 'one adopts, in the transverse direction T, a position linked to that of the piston 52 (or 72 in Figure 9) while its other edge adopts a transverse position linked to that of the cylinder 51 (or 71 in Figure 9).
Par ailleurs, cette pièce de liaison 6 est choisie et dimensionnée de manière à présenter entre ses bords externe et interne 61 et 62, et suivant la direction transversale T, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude K qui dépend des valeurs souhaitées du jeu minimal J et du jeu maximal L, et une capacité de déformation plastique d'amplitude qui est fonction de l'usure maximale autorisée Umax de la plaquette interne 32, c'est-à-dire qui dépend de la différence maximale autorisée entre l'épaisseur de la plaquette à l'état neuf et son épaisseur au moment de son remplacement par une autre plaquette neuve. Furthermore, this connecting piece 6 is chosen and dimensioned so as to present between its external and internal edges 61 and 62, and in the transverse direction T, a limit capacity of elastic deformation of amplitude K which depends on the desired values of the clearance minimum J and of the maximum clearance L, and a plastic deformation capacity of amplitude which is a function of the maximum authorized wear Umax of the internal plate 32, that is to say which depends on the maximum authorized difference between the thickness of the insert in new condition and its thickness at the time of its replacement by another new insert.
Comme le montrent les figures 2 à 8, la pièce de liaison 6 relie le piston 52 du vérin 5 au cylindre 51, le bord interne 62 de la pièce de liaison 6 étant lié au piston 52 et le bord externe 61 de la pièce de liaison 6 étant radialement distant du bord interne 62 et lié au cylindre 51. As shown in Figures 2 to 8, the connecting piece 6 connects the piston 52 of the cylinder 5 to the cylinder 51, the inner edge 62 of the connecting piece 6 being connected to the piston 52 and the outer edge 61 of the connecting piece 6 being radially distant from the internal edge 62 and linked to the cylinder 51.
De même, dans l'exemple illustré à la figure 9, la pièce de liaison 6 relie le piston 72 du vérin 7 au cylindre 71, le bord interne 62 de la pièce de liaison 6 étant lié au piston 72 et le bord externe 61 de la pièce de liaison 6 étant radialement distant du bord interne 62 et lié au cylindre 71. Similarly, in the example illustrated in FIG. 9, the connecting piece 6 connects the piston 72 of the jack 7 to the cylinder 71, the internal edge 62 of the connecting piece 6 being linked to the piston 72 and the external edge 61 of the connecting piece 6 being radially distant from the internal edge 62 and linked to the cylinder 71.
La pièce de liaison 6 adopte ainsi avantageusement la forme d'un voile annulaire, et de préférence d'un voile métallique. The connecting piece 6 thus advantageously takes the form of an annular veil, and preferably a metallic veil.
Dans tous les cas, il est préférable de fixer la pièce de liaison 6 par ses bords externe et interne 61 et In all cases, it is preferable to fix the connecting piece 6 by its external and internal edges 61 and
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62, de manière telle qu'elle se déforme au moins partiellement par cisaillement. 62, in such a way that it deforms at least partially by shearing.
Dans la mesure où une telle pièce de liaison peut assurer la fonction de rattrapage de jeu et d'usure dans son ensemble, le joint 81 qui est interposé entre le piston 52 (ou 72) et le cylindre 51 (ou 71) pour garantir l'étanchéité de leur coulissement relatif n'est plus contraint de participer à cette fonction de rattrapage, et peut ainsi être installé sans jeu dans son logement, prévu sur le cylindre ou sur le piston. Insofar as such a connecting piece can perform the function of taking up play and wear as a whole, the seal 81 which is interposed between the piston 52 (or 72) and the cylinder 51 (or 71) to guarantee the 'tightness of their relative sliding is no longer forced to participate in this catch-up function, and can thus be installed without play in its housing, provided on the cylinder or on the piston.
Dans le cas d'un frein à disque à étrier fixe (figure 9), chaque vérin 5 et 7 peut comporter une pièce de liaison 6 et gérer ainsi, indépendamment de l'autre vérin, le jeu existant entre la plaquette qu'il actionne et la face respective du disque. In the case of a disc brake with fixed caliper (FIG. 9), each jack 5 and 7 can comprise a connecting piece 6 and thus manage, independently of the other jack, the play existing between the pad which it actuates and the respective side of the disc.
Dans ce cas, il suffit que chaque pièce de liaison 6 présente, entre ses bords externe et interne 61,62 et suivant la direction transversale T, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude K au moins égale au jeu minimal J et au plus égale au jeu maximal L, et une capacité de déformation plastique d'amplitude au moins égale à l'usure maximale autorisée Umax de la plaquette interne 32, pour autant que les jeux et les usures se répartissent de façon au moins approximativement égale entre les deux plaquettes. In this case, it suffices that each connecting piece 6 has, between its external and internal edges 61, 62 and in the transverse direction T, a limiting capacity for elastic deformation of amplitude K at least equal to the minimum clearance J and at most equal to the maximum clearance L, and a plastic deformation capacity of amplitude at least equal to the maximum authorized wear Umax of the internal plate 32, provided that the clearances and the wear are distributed at least approximately equally between the two platelets.
En revanche, dans le cas d'un frein à disque à étrier coulissant (figures 2 à 8) , la pièce de liaison 6 doit être conçue pour absorber non seulement le jeu et l'usure de la plaquette interne 32, mais également le jeu et l'usure de la plaquette externe 31. On the other hand, in the case of a sliding caliper disc brake (Figures 2 to 8), the connecting piece 6 must be designed to absorb not only the play and the wear of the internal pad 32, but also the play and the wear of the external pad 31.
Dans ce cas, la pièce de liaison 6 présente avantageusement, entre ses bords externe et interne 61, 62 et suivant la direction transversale T, une capacité limite de déformation élastique d'amplitude K au moins égale au double du jeu minimal J et au plus égale au double du jeu maximal L, et une capacité de déformation In this case, the connecting piece 6 advantageously has, between its external and internal edges 61, 62 and in the transverse direction T, a limit capacity for elastic deformation of amplitude K at least equal to twice the minimum clearance J and at most equal to twice the maximum clearance L, and a deformation capacity
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plastique d'amplitude au moins égale au double de l'usure maximale autorisée Umax de la plaquette interne 32. plastic with an amplitude at least twice the maximum authorized wear Umax of the internal plate 32.
Plusieurs états de fonctionnement du frein de l'invention sont illustrés aux figures 10 et 2 à 8. Several operating states of the brake of the invention are illustrated in FIGS. 10 and 2 to 8.
La figure 2 représente le frein au repos et équipé de plaquettes neuves. Figure 2 shows the brake at rest and equipped with new pads.
Dans cet état, la plaquette externe 31 et la face externe 21 du disque 2 sont séparées l'une de l'autre par un jeu J juste suffisant pour éviter l'apparition d'un couple résiduel de freinage. In this state, the external plate 31 and the external face 21 of the disc 2 are separated from each other by a clearance J just sufficient to avoid the appearance of a residual braking torque.
Idéalement, le même jeu J sépare alors la plaquette interne 32 de la face interne 22 du disque. Ideally, the same clearance J then separates the internal plate 32 from the internal face 22 of the disc.
Lorsque le frein est actionné (figure 3), les plaquettes externe 31, et interne 32, sont respectivement appliquées sur les faces externe 21, et interne 22, du disque 2. When the brake is applied (FIG. 3), the external plates 31 and internal plates 32 are applied respectively to the external 21 and internal 22 faces of the disc 2.
La disparition des deux jeux J qu'engendre cet état se traduit par une déformation élastique correspondante de la pièce de liaison 6, c'est-à-dire une déformation spontanément réversible qui disparaît dès que le frein cesse d'être actionné, comme le montre la figure 4. The disappearance of the two clearances J which this state generates results in a corresponding elastic deformation of the connecting piece 6, that is to say a spontaneously reversible deformation which disappears as soon as the brake ceases to be actuated, as the shows figure 4.
Le changement d'état que constitue le passage de l'état illustré à la figure 2 vers l'état illustré à la figure 3 est représenté, sur le diagramme de la figure 10, par un déplacement des coordonnées d'état E2 vers les coordonnées d'état E3, ces coordonnées représentant la déformation dX de la pièce de liaison 6 suivant la direction transversale T en fonction de la force F appliquée à cette pièce. The change of state constituted by the transition from the state illustrated in FIG. 2 to the state illustrated in FIG. 3 is represented, in the diagram in FIG. 10, by a displacement of the state coordinates E2 towards the coordinates state E3, these coordinates representing the deformation dX of the connecting piece 6 in the transverse direction T as a function of the force F applied to this piece.
Le passage de l'état illustré à la figure 3 vers l'état illustré à la figure 4 est représenté, sur le diagramme de la figure 10, par un déplacement des coordonnées d'état E3 vers les coordonnées d'état E4, ces dernières pouvant, en première approximation, être confondues avec les coordonnées d'état E2 dans la mesure où l'usure des plaquettes en un seul coup de frein est infinitésimale, et donc tout-à-fait négligeable. The transition from the state illustrated in FIG. 3 to the state illustrated in FIG. 4 is represented, in the diagram of FIG. 10, by a displacement of the state coordinates E3 towards the state coordinates E4, the latter can, as a first approximation, be confused with the state coordinates E2 insofar as the wear of the pads in a single brake application is infinitesimal, and therefore entirely negligible.
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Après plusieurs centaines ou milliers de coups de frein, les plaquettes externe 31 et interne 32, présentent chacune une certaine usure U (figure 10), c'est-à-dire une différence d'épaisseur par rapport à son épaisseur d'origine, donc une usure cumulée égale à 2.U. After several hundred or thousands of brakes, the external pads 31 and internal 32, each have a certain wear U (FIG. 10), that is to say a difference in thickness compared to its original thickness, therefore cumulative wear equal to 2.U.
Si, pour une raison quelconque, chacune des plaquettes se trouvait alors séparée de la face correspondante du disque 2 (figure 5) par une distance L telle que la distance cumulée 2. L soit sensiblement supérieure à la capacité limite de déformation élastique K de la pièce de liaison 6, l'actionnement ultérieur du frein provoquerait d'abord une déformation élastique de la pièce de liaison 6 jusqu'à sa limite K, cette situation étant illustrée par la figure 6 et par les coordonnées d'état E6 de la figure 10. If, for whatever reason, each of the plates was then separated from the corresponding face of the disc 2 (FIG. 5) by a distance L such that the cumulative distance 2. L is substantially greater than the limit capacity for elastic deformation K of the connecting piece 6, the subsequent actuation of the brake would firstly cause an elastic deformation of the connecting piece 6 to its limit K, this situation being illustrated by FIG. 6 and by the state coordinates E6 in FIG. 10.
Puis, la poursuite du mouvement de rapprochement relatif des plaquettes et des faces respectives du disque 2 provoquerait une déformation plastique, c'est-à-dire permanente, de la pièce de liaison 6 jusqu'à ce que chacun des deux espacements L - K/2 soit comblé, et donc aussi leur valeur cumulée 2. L - K, cette situation étant illustrée par la figure 7 et par les coordonnées d'état E7 de la figure 10. Then, the continuation of the relative approximation movement of the plates and the respective faces of the disc 2 would cause plastic, that is to say permanent, deformation of the connecting piece 6 until each of the two spacings L - K / 2 is filled, and therefore also their cumulative value 2. L - K, this situation being illustrated by FIG. 7 and by the state coordinates E7 of FIG. 10.
Enfin, après le relâchement du frein, le retour de ce dernier vers son état de repos s'accompagnerait d'une relaxation élastique de la pièce de liaison 6 qui parcourrait ainsi, en sens inverse, la course 2.(K/2) parcourue lors de sa déformation élastique, cette situation finale étant illustrée par la figure 8 et par les coordonnées d'état E8 de la figure 10. Finally, after the release of the brake, the return of the latter to its rest state would be accompanied by an elastic relaxation of the connecting piece 6 which would thus travel, in the opposite direction, the race 2. (K / 2) traveled during its elastic deformation, this final situation being illustrated by FIG. 8 and by the state coordinates E8 of FIG. 10.
Dans ces conditions, il est clair que si l'on néglige l'influence d'éventuels phénomènes parasites tels notamment que les déformations élastiques du nez 41 d'étrier, toute usure des plaquettes, même minime, qui conduit à écarter chaque plaquette de la face correspondante du disque 2 d'une distance supérieure à la moitié de la capacité limite K de déformation élastique Under these conditions, it is clear that if one neglects the influence of possible parasitic phenomena such as in particular the elastic deformations of the stirrup nose 41, any wear of the pads, even minimal, which leads to discard each pad from the corresponding face of the disc 2 a distance greater than half the limit capacity K of elastic deformation
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de la pièce de liaison 6, est rattrapée au fur et à mesure par déformation plastique de cette pièce 6. of the connecting piece 6, is caught up progressively by plastic deformation of this piece 6.
Telle qu'elle vient d'être décrite, l'invention peut également être vue comme un procédé, utilisable dans un frein comprenant au moins deux éléments de friction 32,22, pour compenser notamment une usure U de l'un au moins 32 de ces deux éléments de friction, et pour maintenir entre ces éléments de friction, dans un état de repos du frein, un écartement D compris entre les limites inférieure et supérieure J, K. As just described, the invention can also be seen as a method, usable in a brake comprising at least two friction elements 32, 22, in particular to compensate for wear U of one at least 32 of these two friction elements, and to maintain between these friction elements, in a state of rest of the brake, a spacing D between the lower and upper limits J, K.
Les éléments de friction 32,22, en l'occurrence constitués par la plaquette interne et par la face interne du disque, sont appliqués l'un contre l'autre lorsque le frein est placé dans son état d'actionnement. The friction elements 32, 22, in this case constituted by the internal plate and by the internal face of the disc, are applied against each other when the brake is placed in its actuated state.
Par ailleurs, ce frein présente des organes mutuellement mobiles, en l'occurrence constitués par le cylindre 51 et par le piston 52, qui, lorsque le frein passe de l'un de ses états à l'autre, subissent un mouvement relatif d'amplitude liée à l'écartement D existant au repos entre les éléments de friction 32,22. Furthermore, this brake has mutually movable members, in this case constituted by the cylinder 51 and by the piston 52, which, when the brake passes from one of its states to the other, undergo a relative movement of amplitude linked to the spacing D existing at rest between the friction elements 32,22.
En l'occurrence, ce mouvement relatif est d'amplitude égale à cet écartement dans le cas d'un frein à disque à étrier fixe, et d'amplitude double dans le cas d'un frein à disque à étrier coulissant. In this case, this relative movement is of amplitude equal to this spacing in the case of a disc brake with fixed caliper, and of double amplitude in the case of a disc brake with sliding caliper.
Le procédé de l'invention comprend essentiellement trois opérations. The method of the invention essentially comprises three operations.
La première opération consiste à emmagasiner une quantité minimale d'énergie dans une pièce déformable, en l'occurrence constituée par la pièce de liaison 6, en appliquant à cette pièce, par l'intermédiaire des organes mutuellement mobiles 51,52, une déformation élastique d'amplitude au moins égale à une amplitude minimale, en l'occurrence égale à la limite inférieure J ou au double de cette limite, chaque fois que les éléments de friction 32,22 sont rapprochés l'un de l'autre sur une course comprise entre les limites inférieure et supérieure, J et The first operation consists in storing a minimum amount of energy in a deformable part, in this case constituted by the connecting part 6, by applying to this part, via the mutually movable members 51, 52, an elastic deformation amplitude at least equal to a minimum amplitude, in this case equal to the lower limit J or twice this limit, each time the friction elements 32,22 are brought close to each other over a stroke between the lower and upper limits, J and
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L, lors du passage du frein de son état de repos vers son état d'actionnement. L, when the brake changes from its rest state to its actuation state.
La seconde opération consiste à limiter l'énergie emmagasinée dans la pièce déformable 6 en lui appliquant, par l'intermédiaire des organes mutuellement mobiles 51 et 52, une déformation plastique dès que la course sur laquelle les éléments de friction 32 et 22 sont rapprochés l'un de l'autre, lors du passage du frein de son état de repos vers son état d'actionnement, dépasse la limite supérieure L. The second operation consists in limiting the energy stored in the deformable part 6 by applying to it, via the mutually movable members 51 and 52, a plastic deformation as soon as the stroke on which the friction elements 32 and 22 are brought together. 'one of the other, during the passage of the brake from its rest state to its actuation state, exceeds the upper limit L.
Et la troisième opération consiste à utiliser l'énergie emmagasinée dans la pièce déformable 6 pour écarter l'un de l'autre les éléments de friction 32 et 22 lors du passage du frein de son état d'actionnement vers son état de repos, la relaxation de la pièce 6 provoquant ainsi un éloignement mutuel des éléments de friction 32 et 22 qui est compris entre les limites inférieure et supérieure J et L. And the third operation consists in using the energy stored in the deformable part 6 to move the friction elements 32 and 22 apart from one another when the brake passes from its actuation state to its rest state, the relaxation of the part 6 thus causing mutual separation of the friction elements 32 and 22 which is between the lower and upper limits J and L.
Comme le comprendra l'homme de l'art à la lecture de la description qui précède, le procédé de l'invention n'exige pas que la pièce déformable 6 soit une pièce homogène, ni même qu'elle soit constituée par une pièce monobloc. As will be understood by a person skilled in the art on reading the description above, the method of the invention does not require that the deformable part 6 be a homogeneous part, or even that it be constituted by a single piece .
En particulier, cette pièce déformable peut présenter plusieurs éléments choisis et agencés de façon telle qu'un premier au moins de ces éléments présente un comportement essentiellement élastique, et qu'un second au moins de ces éléments présente un comportement essentiellement plastique, ces éléments étant disposés en série vis-à-vis de l'effort qu'exercent sur eux les organes mobiles du frein dont le mouvement est lié à l'écartement des éléments de friction au repos. In particular, this deformable part may have several elements chosen and arranged in such a way that at least the first of these elements has an essentially elastic behavior, and that at least a second of these elements has an essentially plastic behavior, these elements being arranged in series with respect to the force exerted on them by the movable members of the brake, the movement of which is linked to the spacing of the friction elements at rest.
Lorsqu'une telle pièce composite est sollicitée par les organes mobiles du frein, l'élément essentiellement élastique est le premier à subir une déformation sensible, l'élément essentiellement plastique pouvant, le When such a composite part is stressed by the movable members of the brake, the essentially elastic element is the first to undergo significant deformation, the essentially plastic element being able,
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cas échéant, ne subir qu'une déformation élastique de très faible amplitude. if necessary, undergo only an elastic deformation of very small amplitude.
La valeur maximum de la déformation élastique de l'élément essentiellement élastique est prévue pour remplir la fonction de rappel des plaquettes. The maximum value of the elastic deformation of the essentially elastic element is provided to fulfill the return function of the pads.
Si, par suite d'une usure des plaquettes, l'amplitude du mouvement des organes mobiles du frein se poursuit, la déformation de l'élément élastique atteint une valeur qui correspond à un effort auquel l'élément essentiellement plastique ne peut plus résister, de sorte que ce dernier élément subit à son tour une déformation, en l'occurrence une déformation essentiellement plastique, qui remplit la fonction de rattrapage d'usure des plaquettes et, accessoirement, du disque. If, as a result of wear of the pads, the amplitude of movement of the movable members of the brake continues, the deformation of the elastic element reaches a value which corresponds to a force which the essentially plastic element can no longer resist, so that the latter element in turn undergoes deformation, in this case an essentially plastic deformation, which fulfills the function of compensating for wear of the pads and, incidentally, of the disc.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100331 |