FR2836531A1

FR2836531A1 - Frein a tambour

Info

Publication number: FR2836531A1
Application number: FR0302371A
Authority: FR
Inventors: Herbert Vollert; Willi Nagel; Bertram Foitzik; Rolf Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2003-08-29
Also published as: DE10209001A1; GB0304317D0; GB2388168A; US20030178270A1

Abstract

On propose un frein à tambour comprenant un plateau (92), un tambour (94) avec un anneau de tambour (30, 32) et des segments de freins (98) qui coopèrent avec le tambour (94) et sont disposées entre le plateau (92) et le tambour (94) et une chambre de tambour (96). Des ouvertures d'aération (106) sont formées sur le tambour (94).

Description

L'invention se rapporte à un frein à tambour comprenant un plateau, un tambour avec un anneau de tambour et des segments de freins qui coopèrent avec le tambour et sont disposés entre le plateau et le tambour dans une chambre de tambour.

Un frein à tambour de ce type est connu dans la pratique et peut être utilisé en tant que dispositif de freinage sur une roue d'un véhicule automobile.

Un frein à tambour connu de ce type qui peut être constitué, par exemple, de type Simplex, Duplex, Duo-Duplex, Servo ou Duo-Servo comprend, en général, un plateau qui est vissé avec un moyeu et un tambour qui peut être relié avec une jante d'une roue.

Une chambre de tambour est fournie entre le plateau et le tambour, dans laquelle chambre des mâchoires de freins sont disposées qui peuvent être pressées contre un anneau du tambour au-dessus d'un moyen d'actionnement se trouvant également dans la chambre du tambour et provoquent ainsi une décélération du véhicule automobile concerné. Une garniture de freins est également disposée à chaque fois sur les mâchoires de freins. Le tambour et le plateau de frein se superposent de manière à délimiter la chambre de tambour.

Pendant un freinage, les éléments des freins à tambour se chauffent du fait du

frottement survenant entre les segments de freins et le tambour. L'énergie de chaleur Zr' ainsi créée doit circuler à travers le tambour avant d'être rejetée dans l'air ambiant ou aux éléments contigus.

Dans le cas de freins à tambour connus, il existe l'inconvénient que le tambour se dilate sous l'effet d'un réchauffement. Le rayon de courbure de la garniture de freins ne correspond plus au rayon de courbure du coté intérieur de l'anneau du tambour ; ce qui conduit à ce que le contact surfacique du départ entre la garniture de freins et l'anneau de tambour se transforme en un contact sensiblement linéaire. Ceci conduit à une surchauffe locale de la garniture de frein. La surchauffe conduit à nouveau à une chute du coefficient de frottement de la garniture de freins ce qui diminue la capacité de freinage créé par les freins à tambour. Ce phénomène connu par le terme"fading"n'est pas souhaitable.

Ainsi, les freins à tambour connus de la pratique présentent l'inconvénient de difficilement pouvoir éliminer, si nécessaire, l'humidité entrée dans la chambre de tambour. Les éléments de freins disposés dans la chambre de tambour sèchent donc mal.

En cas de basses températures ambiantes, ceci peut par exemple conduire à ce que les garnitures de freins gèlent sur le tambour lors d'un arrêt du véhicule automobile.

Une souillure de la chambre de tambour avec des abrasions de garnitures de freins peut être un autre problème dans le cas des freins à tambour connus car dans ce cas les

abrasions des garnitures de freins ne peuvent pas être sorties de la chambre de tambour. c Les freins à tambour selon la présente invention sont caractérisés en ce que des ouvertures d'aération sont réalisées dans le tambour. Ceux-ci présentent l'avantage par rapport à un frein à tambour décrit ci-dessus et selon l'état de la technique de fournir une conductivité thermique élevée car il est possible de refroidir des éléments importants des freins à tambour par les ouvertures d'aération, notamment du tambour ou de l'anneau du tambour ce qui à nouveau diminue le risque de fading des freins à tambour ou évite un comportement de ce type des freins.

Selon un mode de réalisation préféré d'un frein à tambour conforme à l'invention, l'anneau de tambour comprend un anneau intérieur et un anneau extérieur entre lesquels les ouvertures d'aération sont réalisées.

De cette manière, on peut créer notamment une aération et ainsi un refroidissement de l'anneau de tambour ce qui est particulièrement positif pour éviter le fading dans la mesure où il existe en permanence un refroidissement de l'anneau du tambour.

Les freins à tambour conformes à l'invention peuvent être réalisés soit en tant que freins à tambour avec une chambre de tambour fermée, c'est-à-dire avec un fond de tambour fermé ou également en tant que freins à tambour réalisés avec une chambre de tambour ouverte.

Lorsque la chambre de tambour est notamment fermée, l'anneau de tambour contigu sur le fond du tambour peut être réalisé de manière avantageuse de sorte que les ouvertures d'aération soit séparées les unes des autres au moyen de traverses connectées entre

elles de l'anneau extérieur et intérieur, lesquelles traverses sont montées sous la forme d'une pale de ventilateur d'un ventilateur axial. Ceci produit une aération particulièrement efficace et un refroidissement de l'anneau de tambour.

Dans le cas d'une chambre de tambour fermée, l'anneau intérieur de l'anneau de tambour peut, par exemple, rendu étanche par un joint labyrinthe dans la zone de transition par rapport au plateau.

En outre ou de manière alternative, les freins à tambour conformes à l'invention peuvent être pourvus d'ouvertures d'aération réalisées dans le fond du tambour, lesquelles conduisent à la chambre de tambour. Dans ce cas, il s'agit de freins à tambour ouverts pour lesquels on assiste à un refroidissement des éléments disposés dans la chambre de tambour.

On peut obtenir une aération très efficace de la chambre de tambour lorsque les ouvertures d'aération conduisant à la chambre de tambour sont pourvues à chaque fois d'une pale de ventilateur disposée sur le fond du tambour. Dans ce cas, le tambour qui est ouvert en direction axiale, travaille comme un ventilateur axial.

Dans un mode de réalisation utile, une fente d'aération essentiellement annulaire est disposée, dans le cas de freins à tambours ouverts, entre l'anneau de tambour et le plateau. On peut amener l'air de refroidissement dans la chambre de tambour par cette fente d'aération ou on peut évacuer l'air de refroidissement par la chambre de tambour.

Selon un mode de réalisation spécial, des freins à tambour conformes à l'invention peuvent être équipés avec une roue de ventilateur séparée. La roue de ventilateur est, par exemple, logée sur le plateau ou le tambour au moyen d'un palier lisse ou un palier à roulement.

Par ce mode de réalisation, il est possible de faire fonctionner la roue de ventilateur seulement en cas de besoin, ce qui est avantageux en ce qui concerne la consommation en carburant du véhicule automobile concerné car la procédure de refroidissement ayant lieu au moyen de la roue de ventilateur conduit à une consommation d'énergie élevée.

Il est donc utile d'équiper le freins à tambour d'un dispositif d'entraînement qui lie la roue de ventilateur au tambour en fonction de la température de service du tambour.

, par exemple, compo er une cartouche Un tel dispositif d'entraînement peut donc, par exemple, comporter une cartouche contenant un matériau qui se dilate lorsque la température augmente et qui agit sur une.

La goupille s'applique lorsqu'une température limite est atteinte contre la roue du ventilateur et oblige ladite roue de tourner avec la même vitesse de rotation.

Dans un frein à tambour réalisé de façon ouverte selon l'invention, il est particulièrement avantageux que les segments de frein sont dotés à chaque fois d'au moins un canal d'aération qui peut être orienté de manière de façon croisée par rapport à l'axe de rotation du tambour et lequel canal refroidit lesdites segments de frein.

Les canaux d'aération devraient être dimensionnés de manière assez large de manière à ce qu'aucune saleté ne puisse se déposer dans lesdits canaux ou que ladite saleté soit évacuée par l'air de refroidissement provenant des canaux d'aération, lequel air de refroidissement est introduit dans la chambre de tambour. Dans ce cas, il s'agit avantageusement d'un effet d'auto-nettoyage.

En outre, on peut former à chaque fois, au moins une rainure orientée de manière axiale sur le coté actif des segments de freins. La rainure qui sépare la garniture de freins concernée agit de sorte que la surface intérieure du cylindre de l'anneau de tambour soit moins recouverte par les garnitures de freins par rapport à des segments de freins anciens afin que la surface intérieure du cylindre de l'anneau du tambour sur laquelle surface les segments de freins ou les garnitures de freins s'appliquent soit traversée par un air de refroidissement introduit en grande quantité dans la chambre de tambour pendant l'opération de freinage, ce qui conduit à nouveau à un plus grand refroidissement de l'anneau du tambour.

Les canaux d'aération et les joints permettent que l'air de refroidissement introduit dans la chambre de tambour traverse ou entoure la garniture de freins respective ou le segment de freins respectif.

D'autres avantages et modes de réalisation avantageux de l'objet de l'invention sont z : l décrits dans la description qui suit et les dessins en annexe.

Trois exemples de réalisation d'un frein à tambour conforme à l'invention sont représentés de manière simplifiée et schématique sur le dessin et sont décrits plus en détail dans ce qui suit. Ils montrent :

Figure 1 : une coupe partielle d'un premier mode de réalisation d'un frein à tambour Zn conforme à l'invention dans une représentation en perspective ; Figure 2 : une vue par derrière du frein à tambour selon la figure 1 ; ZD Figure 3 : une coupe partielle d'un deuxième mode de réalisation d'un frein à tambour conforme à l'invention ; Figure 4 : une vue par derrière du frein à tambour conforme à la figure 3 dans une représentation en coupe partielle ; et Figure 5 : une coupe partielle d'un troisième mode de réalisation d'un frein à tambour conforme à l'invention.

Sur les figures 1 et 2 est représenté un frein à tambour 10 qui comprend un plateau 12 auquel sont fixés des segments de freins 14 ainsi qu'un tambour 16. Entre le plateau 12

et le tambour 16 se trouve une chambre de tambour 15 dans laquelle sont disposés les segments de freins 14. Le plateau 12 peut être relié par des orifices 18 avec un moyeu non représentée ici. Le tambour 16 peut à nouveau être relié au moyen d'orifices 20 avec une jante également non représentée ici et peut être pivoté autour d'un axe 22.

En outre, le frein à tambour 10 est pourvu de dispositifs d'actionnement 24 qui agissent sur les segments de freins et peuvent créer ainsi une transmission de force entre les segments de freins 14 et le tambour 16. Dans un état inactif du frein à tambour 10 les ressorts de traction 26 garantissent une circulation d'air entre le tambour 16 et les segments de freins 14.

Le tambour 16 comprend un fond de tambour 28 dans lequel les orifices 20 sont formés et un anneau de tambour constitué d'un anneau intérieur 30 et d'un anneau extérieur 32. L'anneau intérieur 30 et l'anneau extérieur 32 sont reliés entre eux au moyen de traverses 34 qui sont orientées selon les pales d'un ventilateur d'un ventilateur axial.

Des ouvertures d'aération 36 restent entre l'anneau intérieur 30 et l'anneau extérieur 32 qui provoquent une aération de l'anneau de tambour à double parois.

En outre, des ouvertures d'aération 38 sont disposées sur le fond du tambour 28 dont le nombre correspond à celui des ouvertures d'aération 34 et au moyen desquelles l'air de refroidissement peut être introduit dans la chambre de tambour 15 délimitée par le fond de tambour 28 et le plateau 12, dans laquelle chambre de tambour les freins de segments sont entre autre disposés. Les ouvertures d'aération 38 sont séparés l'une de l'autre par

des traverses 40 qui sont alignées avec les traverses 34 qui relient entre eux l'anneau ZD intérieur 30 et l'anneau extérieur 32 et sont formées également en tant que pales de ventilateur.

L'anneau intérieur 30, l'anneau extérieur 32 et les traverses 34 et 40 forment à peu près une structure d'un profilé de support en forme de double T qui représente une construction rigide et conduit à un tambour 16 suffisamment rigide.

Par la formation des ouvertures d'aération 36 et 38 et la formation des traverses 34 et 40 agissant en tant que pales de ventilateur, on obtient par la rotation du tambour 16, une surface importante de l'anneau de tambour traversée par un air de refroidissement, ce qui conduit à nouveau vers une puissance de refroidissement supérieure agissant sur l'anneau intérieur 30.

Afin de transporter à nouveau l'air de refroidissement introduit entre le plateau 12 et le fond de tambour 28 hors de la chambre de tambour 15, la chambre de tambour 15 est ouverte sur le coté du plateau2 par l'intermédiaire d'une fente annulaire 42 qui se trouve entre le plateau 12 et l'anneau intérieur 30.

Le tambour 16 a dans le mode de réalisation présent, une triple fonction, à savoir une fonction d'être un élément de friction rotatif coopérant avec les segments de freins 14, une fonction de ventilateur axial pour la chambre de tambour 15 disposée entre le plateau 12 et le fond du tambour 28 et pour les fentes 36 ainsi qu'une fonction de corps de refroidissement activement refroidi par l'air.

Dans le mode de réalisation présent, le tambour 16 est fabriqué en aluminium avec une partie en céramique, par exemple, en AL-MMC. L'aluminium présente une bonne conductivité thermique, résistant à la corrosion et a un faible poids. La partie en céramique assure la résistance à l'usure nécessaire du tambour 16.

Les segments 14 du frein à tambour 10 présentent des canaux d'aération 44 qui sont orientés de manière croisée par rapport à l'axe 22 et réalisés en tant que trou oblong.

Des rainures 46 sont réalisés en outre sur le coté actif des segments de freins 14, lesquelles joints séparent les tronçons de garnitures de freins 48 entre eux. Les rainures 46 et les canaux d'aération 44 provoquent un flux d'air qui entoure et traverse les tronçons de garnitures de freins 48 ou des segments 14.

Un mode de réalisation alternatif est représenté sur les figures 3 et 4 d'un frein à tambour 50, lequel frein est également réalisé en tant que frein à tambour ouvert mais se distingue par contre du frein à tambour selon les figures 1 et 2 par la réalisation du tambour 16 ainsi que par une roue de ventilateur 52 supplémentaire.

Pour des éléments remplissant les mêmes fonctions, on a choisit sur les figures 3 et 4 les

mêmes signes de références que sur les figures 1 et 2.

ZD Le tambour 16 présente ici un fond de tambour 28 sur lequel des orifices 20 destinés à fixer une jante non représentée ici telles des ouvertures d'aération 54 de sorte que le tambour 16 soit ouvert de manière axiale. Les ouvertures d'aération 54 sont séparées entre elles par des traverses 55 orientées de manière radiale qui mènent à un anneau de tambour constitué d'un anneau intérieur 30 et d'un anneau extérieur 32. Les traverses 55 ont à chaque fois des surfaces de limitation latérales orientées de manière axiale.

Les ouvertures d'aération 54 sont divisées à chaque fois en deux zones, à savoir une zone 56 conduisant à une chambre de tambour 15 disposée entre le fond du tambour 28 et un plateau 12 et conduisant dans une fente 58 disposée entre l'anneau intérieur 30 et l'anneau extérieur 32, laquelle fente traverse de manière axiale l'anneau de tambour constitué de l'anneau intérieur 30 et de l'anneau extérieur 32.

Des segments 14 sont disposées sur le plateau 12, lesquels segments sont situés dans la 1 chambre de tambour 15 et dont la réalisation correspond à celle des segments de freins à tambour selon les figures 1 et 2 ; lesquels segments sont en liaison effective avec la surface du cylindre intérieure de l'anneau intérieur 30 au moyen des garnitures de freins 48 lorsque le frein à tambour est actionné.

Les traverse de liaison se tenant au droit 55 du tambour 16 n'ont pas d'effet favorisant le transport de l'air. La roue de ventilateur 52 est logée à cet effet sur le plateau 12 au moyen d'un palier lisse ou d'un palier à roulement qui agit en tant que ventilateur axial.

La roue de ventilateur 52 a le même axe de rotation 20 que celui du tambour 16.

La roue de ventilateur 52 comprend un anneau d'aération 62 intérieur et un anneau d'aération 64 extérieur qui sont reliés entre eux au moyen de traverses de liaison 66 formées comme des pales de ventilateur. La disposition de l'anneau d'aération 52 sur le plateau 60 s'effectue au moyen d'un anneau d'aération 62 intérieur.

En cas de basses températures du tambour 16 ou de l'anneau du tambour constitué de anneau intérieur 30 et de l'anneau extérieur 32, le tambour 16 et la roue du ventilateur 52 sont découplés l'un de l'autre. Lorsque le tambour 16 effectue un mouvement de

il n'1 rotation, il n'y a pas de répercussion du moment de rotation sur la roue du ventilateur 52 qui reste sensiblement en position de repos. Un couplage de la roue du ventilateur 52 au tambour 16 a lieu par un réchauffement du tambour 16 résultant d'un opération de freinage au dessus d'une température limite à déterminer de sorte qu'une rotation du tambour 16 soit répercutée sur la roue de ventilateur 52 et que grâce à la roue du ventilateur 52, de l'air de refroidissement soit transporté par la chambre de tambour 15 et les fentes 58 de l'anneau de tambour.

Le couplage de la roue du ventilateur 52 au tambour 16 a lieu au moyen d'une cartouche 68 qui est remplie d'un matériau 70 qui se dilate sous l'effet de la chaleur,

laquelle matière agit sur une goupille 72 qui s'applique, à la température limite, contre ZD la roue du ventilateur 52 et transmet sa vitesse de rotation. La roue de ventilateur en rotation 52 aspire ou souffle selon la direction de rotation, l'air d'aération à travers le frein à tambour 50 ouvert.

Ce mode de réalisation a l'avantage que la roue de ventilateur 52 est activé d'abord ZD lorsqu'un refroidissement actif du frein à tambour 50 devient nécessaire. Comme ce cas est rare en règle générale ou n'intervient que très brièvement, la roue de ventilateur 52 séparée ne nécessite pas d'utilisation de carburant supplémentaire. En outre, des éléments essentiels du frein à tambour 50 sont disposés de manière protégée entre la jante de roue fixée (non représenté ici) sur le tambour 16 et la roue du ventilateur 52.

La jante de roue et la roue de ventilateur 52 forment ainsi des deux cotés, une sorte de bouclier de protection contre les projections de pierres et d'eau.

Grâce à un modification non représentée plus en détail ici de l'exemple de réalisation selon les figures 3 et 4, une roue du ventilateur n'est pas logée sur le plateau mais sur le fond de tambour du coté du fond du tambour au moyen d'un palier adapté. La cartouche composée de la matière de remplissage et de la goupille est disposée également sur le coté du fond du tambour. Le tambour tournant pendant le fonctionnement du véhicule automobile peut entraîner de manière rotative la roue du ventilateur au maximum à hauteur du couple de friction du palier. Jusqu'à ce point, le tambour et la roue du ventilateur tournent avec la même vitesse de rotation. Si la vitesse de rotation du tambour augmente encore, la roue de ventilateur reste dans sa vitesse de rotation originelle, la dite vitesse de rotation limite. Cette vitesse de rotation correspond au couple de friction de palier. Selon le couple de friction de palier, la vitesse de rotation limite est faible et donc rapidement atteinte. En réchauffant le tambour, la goupille de la cartouche se pousse en direction de la roue du ventilateur. A partir d'une certaine température, la goupille touche la roue du ventilateur et emporte celle-ci. Le tambour et la roue du ventilateur tournent alors avec la même vitesse de rotation de manière à provoquer une aération efficace ou un refroidissement du frein à tambour.

Un autre mode de réalisation d'un frein à tambour 90 est représenté conformément à l'invention sur la figure 5 qui est conçue essentiellement selon un frein à tambour traditionnel et fermé et présente un plateau 92 qui limite avec un tambour 94 une chambre de tambour 96 dans laquelle sont disposés entre autre, des segments 98 avec à

chaque fois une garniture de freins 100 qui peuvent être activés par des moyens Zr > d'activation 24 et peuvent être maintenus dans un état de non activation par des ressorts de traction 26 de manière à garantir une circulation d'air entre le tambour 94 et les garnitures de freins 100.

Le tambour 94 comprend un fond de tambour 102 à la limite radiale duquel un anneau de tambour se raccorde qui est constitué d'un anneau 30 intérieur et d'un anneau extérieur 32. L'anneau du tambour est rendu étanche par un joint d'étanchéité labyrinthe non représenté ici par rapport au plateau 92 de manière à ce que la chambre de tambour 96 soit capsulée.

L'anneau intérieur 30 et l'anneau extérieur 32 de l'anneau de tambour sont reliés entre eux par des traverse 104 orientée selon des pales de ventilation de sorte que le tambour 94 soit pourvu d'ouvertures d'aération 106 réalisées en tant que fentes, lesquelles ouvertures sont disposées sur la circonférence du tambour 94, réparties de façon régulière. Lors d'une rotation du tambour 94, les fentes 106 sont aérées activement au moyen de pales de ventilation 104 qui conduisent à un refroidissement de l'anneau du tambour. L'aération de l'anneau du tambour conduit par rapport à un frein de tambour traditionnel à une augmentation essentielle de la performance thermique.

Claims

de tambour (30, 32) et des segments (14, 98) qui coopèrent avec le tambour (16, 94) ZD et sont disposés entre le plateau (12,92) et le tambour (16,94) dans une chambre de tambour (15, 96), caractérisé en ce que des ouvertures d'aération (36, 38,54, 106) sont formées sur le tambour (16,94).

REVENDICATIONS 1. Frein à tambour comprenant un plateau (12, 92), un tambour (16,94) avec un anneau
2. Frein à tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de tambour

comprend un anneau (30) intérieur et un anneau (32) extérieur entre lesquels des ouvertures d'aération (36, 58, 106) sont disposées.
3. Frein à tambour selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ouvertures d'aération (36, 38, 106) sont pourvus d'une pale de ventilateur (40,104) qui forme à chaque fois une traverse de séparation entre deux ouvertures d'aération (36, 38,

106).
4. Frein à tambour selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anneau de tambour (30, 32) est rendu étanche au moyen d'un joint d'étanchéité labyrinthe par rapport au plateau (92).
5. Frein à tambour selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ouvertures d'aération (38, 56) conduisent à une chambre de tambour (15).
6. Frein à tambour selon la revendication 15, caractérisé en ce que les ouvertures d'aération (38, 56) conduisant à la chambre de tambour (15) sont formées sur un fond du tambour (28).
7. Frein à tambour selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que une fente d'aération (42) essentiellement de forme annulaire, est situé entre l'anneau de tambour (30, 32) et le plateau (12).

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8. Frein à tambour selon une des revendications 1 à 7, caractérisé par une roue de ventilateur (16,52).
9. Frein à tambour selon la revendication 8, caractérisé en ce que la roue de ventilateur est formée par le tambour (16).
10. Frein à tambour selon la revendication 8, caractérisé en ce que la roue de ventilateur (52) est logée sur le plateau (12).
11. Frein à tambour selon la revendication 8, caractérisé en ce que la roue de ventilateur est logée sur le tambour.
12. Frein à tambour selon la revendication 10 et 11, caractérisé en ce que la roue de ventilateur (52) est couplée avec le tambour (16) en fonction de la température de service du tambour (16) au moyen d'un dispositif d'entraînement (68).
13. Frein à tambour selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement comprend une cartouche (68) qui a un matériau de remplissage (70) se dilatant à une température qui augmente ; laquelle matière agit sur une goupille (72).
14. Frein à tambour selon une des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que les segments de freins (14) sont pourvues à chaque fois d'au moins un canal d'aération (44).
15. Frein à tambour selon la revendication 14, caractérisé en ce que le canal d'aération (44) est orienté vers l'axe de rotation (22) du tambour (16).
16. Frein à tambour selon une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les segments de freins (14) sont pourvues à chaque fois sur leur coté d'application d'au moins une rainure (46).