EP3175135A1 - Tambour de frein comportant une masse annulaire espacée de la couronne de frottement - Google Patents

Tambour de frein comportant une masse annulaire espacée de la couronne de frottement

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EP3175135A1
EP3175135A1 EP15759504.2A EP15759504A EP3175135A1 EP 3175135 A1 EP3175135 A1 EP 3175135A1 EP 15759504 A EP15759504 A EP 15759504A EP 3175135 A1 EP3175135 A1 EP 3175135A1
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EP
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ring
brake drum
annular mass
brake
wall
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Withdrawn
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EP15759504.2A
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Vincent PUISEUX
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
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    • F16D2065/1304—Structure
    • F16D2065/1332—Structure external ribs, e.g. for cooling or reinforcement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0007—Casting

Definitions

  • the present invention relates to a brake drum, in particular for braking a motor vehicle, and a motor vehicle equipped with such brake drums.
  • Motor vehicles generally comprise a braking system comprising a brake pedal acting on a master cylinder, for transmitting by hydraulic circuits a pressure of the fluid to the brakes which act on each wheel of the vehicle.
  • a known type of brake comprises a drum attached to a hub rotating with the wheel, having a circular ring comprising an inner cylindrical surface receiving the pressure of two brake segments which deviate under the effect of an internal hydraulic control cylinder .
  • the brake drum generally made of a cast iron cast member, has by its mass a certain capacity for absorbing thermal energy during pronounced braking, and its outer surface a low exchange capacity by convection to the ambient air, even with small grooves or ribs generally disposed outside the crown.
  • the ring being held axially on the front side facing the outside of the vehicle, by a radial flange forming the fastening on the hub, this flange at the same time ensures better cooling of the front part of this ring, as well as radial mechanical holding of this front part.
  • a known type of drum presented in particular by the document FR-B1-2830914, comprises an outer ring of aluminum alloy overmolded on the rear and outer surfaces of a brake drum.
  • Another known drum type presented in particular by the document FR-B1 -2966537 comprises a cylindrical sheet whose inner surface constitutes the braking track, the outer surface receiving a ring fixed on it, before then receiving by overmolding a thermal mass of aluminum alloy that clings to this ring.
  • the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art.
  • a cast iron one-piece molded brake drum comprising a circular ring having a cylindrical internal surface of friction, and a radial flange arranged axially on the front side, designed to fix this drum on a hub, characterized in that it comprises a continuous annular mass arranged around the ring and spaced radially from this ring, which is connected to the ring by a substantially transverse wall, and a succession of ribs arranged in axial planes, which connect the ring. crown to this wall.
  • This brake drum is that the continuous annular mass disposed at a distance from the ring, with the wall connecting it to this ring rigidly by imposing a fixed spacing, forms a radial rib comprising a height giving a high rigidity to the crown, remaining more noticeably cold and therefore dilatant little, this which significantly limits the expansion of the front side of the drum that is most likely to open.
  • the axial ribs maintain the wall supporting the annular portion in the same transverse plane, avoiding buckling under the effect of the high stresses due to expansion, which allows for a relatively thin wall. It is then possible to make a ring of reduced section, which gives a lighter brake drum while having a lower deformation.
  • the brake drum according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with each other.
  • the total radial height of the annular mass with respect to the ring is greater than half the width of the internal friction surface.
  • the radial height may be about two-thirds the width of the inner friction surface.
  • the annular mass is axially arranged in the rear half of the width of the internal friction surface.
  • the radial wall axially comprises a thickness less than that of the annular mass.
  • the axial ribs may terminate radially outwardly on the side of the annular mass.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a braking system equipped with brake drums which comprise any one of the preceding characteristics.
  • FIG. 1 is a perspective view of a brake drum according to the invention.
  • - Figure 2 is an axial section of the brake drum
  • - Figure 3 is a perspective view of a brake drum according to a variant
  • FIG. 4 is an axial section of the brake drum.
  • Figures 1 and 2 show a brake drum having a circular ring 2 having a cylindrical inner friction surface 4 receiving the pressure of the brake shoes, which is centered on a main axis A.
  • the ring gear 2 is connected on the front side, indicated by the arrow "AV", by a curvature to a radial flange 6 having a central transverse planar portion having four bores 8 receiving the fixing screws of a wheel on its hub, as well as a complementary bore 12 receiving a drum clamping screw on the hub.
  • a central bore 10 in the middle of the radial flange 6, carries out the centering of the brake drum on the hub.
  • a succession of ribs 18 arranged in axial planes and equally spaced, comprise a substantially triangular shape having a base covering the entire width of the annular ring 2, in front of the radial wall 16, and a height covering the entire height of this wall radial, stopping just below the annular mass 14.
  • An annular mass 14 is obtained fixed very rigidly to the ring 2 by the transverse wall 16, with a distance kept constant by this wall, giving the assembly a high stiffness.
  • the ring 2 being able to heat up strongly by the friction of the brake shoes, the annular mass 14 then being heated slightly by its distance, and by its very good ventilation thanks to the large surface of exchange with the air, we obtain with this rigid assembly a significant limitation of the thermal expansion of the rear portion of this ring.
  • this rigid assembly in particular, in the tangential direction there is a work in compression of the crown 2 and in traction of the annular mass 14.
  • the large number of regularly distributed ribs 18 consolidates the transverse wall 16 by preventing a buckling of its substantially transverse shape during the high stresses caused by an expansion of the crown 2.
  • the assembly formed by the annular mass 14, the transverse wall 16 and the axial ribs 18 constitutes a thermal mass that rapidly absorbs the calories generated at the friction on the ring 2, as well as a large surface area towards the outside of the brake drum, which favors by its rotation the thermal exchanges with the ambient air.
  • the amount of additional material constituted by the annular mass 14, the transverse wall 16 and the axial ribs 18, being relatively limited, can be realized a brake drum lightened compared to equivalent solutions concerning the resistance to intensive braking.
  • the studies presented show a possible reduction in mass of around 8%.
  • this brake drum does not include undercut in the axial direction, can be easily achieved with a mold comprising only two cavities forming two parts.
  • This type of molding remains simple and economical, the cost of the brake drum according to the invention hardly changes.
  • Figures 3 and 4 show alternatively a brake drum comprising a slightly different design, having a transverse wall 16 which has a greater thickness, close to that of the annular mass 14, and axial ribs 18 which arrive radially to the outside substantially in the middle of this annular mass.
  • the radial height H of the annular mass 14 with respect to the ring 2 is greater than half the width L of the inner friction surface 4.
  • the radial height H may in particular be equal to at about two-thirds of this width L.
  • annular mass 14 is in both cases axially in the rear half of the width of the inner friction surface 4, so as to ensure better holding of this rear portion of the ring 2.
  • the reduced weight of the brake drum makes it possible to reduce the consumption of the vehicle, and to improve the dynamic behavior of this vehicle by reducing unsprung masses.

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Abstract

Tambour de frein moulé d'une seule pièce en fonte, comportant une couronne circulaire (2) présentant une surface intérieure cylindrique de frottement, et un flasque radial (6) disposé axialement du côté avant, prévu pour fixer ce tambour sur un moyeu, caractérisé en ce qu'il comporte une masse annulaire continue (14) disposée autour de la couronne (2) et espacée radialement de cette couronne, qui est reliée à la couronne par une paroi sensiblement transversale (16), ainsi qu'une succession de nervures (18) disposées dans des plans axiaux, qui relient la couronne à cette paroi.

Description

TAMBOUR DE FREIN COMPORTANT UNE MASSE ANNULAIRE ESPACÉE DE LA COURONNE DE FROTTEMENT
La présente invention concerne un tambour de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de tels tambours de frein.
Les véhicules automobiles comportent généralement un système de freinage comprenant une pédale de frein agissant sur un maître-cylindre, pour transmettre par des circuits hydrauliques une pression du fluide vers des freins qui agissent sur chaque roue du véhicule.
Un type de frein connu comporte un tambour fixé à un moyeu tournant avec la roue, présentant une couronne circulaire comprenant une surface cylindrique intérieure recevant la pression de deux segments de freins qui s'écartent sous l'effet d'un vérin hydraulique intérieur de commande.
Pour les véhicules automobiles, le tambour de frein réalisé généralement en une seule pièce moulée en fonte, comporte par sa masse une certaine capacité d'absorption d'énergie thermique lors des freinages prononcés, et par sa surface extérieure une faible capacité d'échange par convection vers l'air ambiant, même avec des petites rainures ou nervures disposées généralement à l'extérieur de la couronne.
Il faut alors prévoir une masse de fonte importante au niveau de la couronne circulaire, pour absorber quasiment la totalité de l'énergie thermique dégagée lors des freinages prononcés. Ces tambours de frein comportent une masse relativement élevée.
Par ailleurs la couronne étant maintenue axialement du côté avant tourné vers l'extérieur du véhicule, par un flasque radial formant la fixation sur le moyeu, ce flasque assure en même temps un meilleur refroidissement de la partie avant de cette couronne, ainsi qu'un maintien mécanique radial de cette partie avant.
On obtient lors des échauffements importants une déformation différentielle de la couronne, qui présente une forme légèrement conique ouverte vers l'arrière. La portée des segments de frein est alors réduite, et peut donner une surface circulaire formant une ligne étroite décalée vers l'avant, la capacité de freinage chute fortement.
Pour réduire la masse du tambour de frein tout en améliorant sa capacité d'absorption d'énergie thermique, un type de tambour connu, présenté notamment par le document FR-B1 -2830914, comporte une couronne extérieure en alliage d'aluminium surmoulée sur les surfaces arrière et extérieure d'un tambour de frein.
Un autre de type de tambour connu, présenté notamment par le document FR-B1 -2966537, comporte une tôle de forme cylindrique dont la surface intérieure constitue la piste de freinage, la surface extérieure recevant un anneau fixé dessus, avant de recevoir ensuite par surmoulage une masse thermique en alliage d'aluminium qui s'accroche sur cet anneau.
Toutefois ces types de tambour de frein comportant deux métaux différents, sont relativement complexes à mettre en œuvre, et sont plus chers.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un tambour de frein moulé d'une seule pièce en fonte, comportant une couronne circulaire présentant une surface intérieure cylindrique de frottement, et un flasque radial disposé axialement du côté avant, prévu pour fixer ce tambour sur un moyeu, caractérisé en ce qu'il comporte une masse annulaire continue disposée autour de la couronne et espacée radialement de cette couronne, qui est reliée à la couronne par une paroi sensiblement transversale, ainsi qu'une succession de nervures disposées dans des plans axiaux, qui relient la couronne à cette paroi.
Un avantage de ce tambour de frein est que la masse annulaire continue disposée à une certaine distance de la couronne, avec la paroi la reliant à cette couronne de manière rigide en imposant un espacement fixe, forme une nervure radiale comprenant une hauteur donnant une forte rigidité à la couronne, restant de plus sensiblement froide et donc se dilatant peu, ce qui limite de manière importante la dilatation du côté avant du tambour qui a le plus tendance à s'ouvrir.
De plus les nervures axiales maintiennent la paroi soutenant la partie annulaire dans un même plan transversal, en évitant son flambage sous l'effet des fortes contraintes dues aux dilatations, ce qui permet de réaliser une paroi relativement fine. On peut alors réaliser une couronne de section réduite, qui donne un tambour de frein plus léger tout en présentant une déformation plus faible.
Le tambour de frein selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, la hauteur radiale totale de la masse annulaire par rapport à la couronne, est supérieure à la moitié de la largeur de la surface intérieure de frottement.
En particulier, la hauteur radiale peut être égale à environ les deux tiers de la largeur de la surface intérieure de frottement.
Avantageusement, la masse annulaire est axialement disposée dans la moitié arrière de la largeur de la surface intérieure de frottement.
Selon un mode de réalisation, la paroi radiale comporte axialement une épaisseur inférieure à celle de la masse annulaire.
En particulier, les nervures axiales peuvent se terminer radialement vers l'extérieur sur le côté de la masse annulaire.
L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de tambours de frein qui comportent l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un tambour de frein selon l'invention ;
- la figure 2 est une section axiale de ce tambour de frein ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un tambour de frein suivant une variante ; et
- la figure 4 est une section axiale de ce tambour de frein.
Les figures 1 et 2 présentent un tambour de frein comportant une couronne circulaire 2 présentant une surface intérieure cylindrique de frottement 4 recevant la pression des segments de frein, qui est centrée sur un axe principal A.
La couronne 2 est reliée du côté avant, indiqué par la flèche « AV », par une courbure à un flasque radial 6 comportant une partie plane transversale centrale présentant quatre perçages 8 recevant les vis de fixation d'une roue sur son moyeu, ainsi qu'un perçage complémentaire 12 recevant une vis de serrage du tambour sur le moyeu.
Un alésage central 10 au milieu du flasque radial 6, réalise le centrage du tambour de frein sur le moyeu.
Une masse annulaire continue 14 disposée à l'extérieur de la couronne
2, est reliée à cette couronne par une paroi radiale continue 16 d'épaisseur réduite par rapport à cette masse annulaire, qui se trouve dans un plan transversal situé à proximité de l'extrémité arrière de cette couronne.
Une succession de nervures 18 disposées dans des plans axiaux et également espacées, comportent une forme sensiblement triangulaire présentant une base recouvrant toute la largeur de la couronne annulaire 2, en avant de la paroi radiale 16, et une hauteur recouvrant toute la hauteur de cette paroi radiale, en s'arrêtant juste en dessous de la masse annulaire 14.
On obtient une masse annulaire 14 fixée très rigidement à la couronne 2 par la paroi transversale 16, avec une distance maintenue constante par cette paroi, donnant une forte raideur à l'ensemble.
La couronne 2 pouvant s'échauffer fortement par le frottement des segments de frein, la masse annulaire 14 s'échauffant alors peu par son éloignement, et par sa très bonne ventilation grâce à la grande surface d'échange avec l'air, on obtient avec cet ensemble rigide une limitation importante de la dilatation thermique de la partie arrière de cette couronne. On a en particulier dans la direction tangentielle un travail en compression de la couronne 2, et en traction de la masse annulaire 14.
De plus le grand nombre de nervures 18 régulièrement réparties, consolide la paroi transversale 16 en empêchant un flambage de sa forme sensiblement transversale lors des contraintes élevées provoquées par une dilatation de la couronne 2.
Par ailleurs l'ensemble formé par la masse annulaire 14, la paroi transversale 16 et les nervures axiales 18, constitue une masse thermique qui absorbe de manière rapide les calories générées au niveau du frottement sur la couronne 2, ainsi qu'une surface importante tournée vers l'extérieur du tambour de frein, qui favorise par sa rotation les échanges thermiques avec l'air ambiant.
On peut alors prévoir une couronne annulaire 2 comportant une masse nettement réduite par rapport au tambour de frein conventionnel réalisé par moulage en fonte.
La quantité de matière additionnelle constituée par la masse annulaire 14, la paroi transversale 16 et les nervures axiales 18, étant relativement limitée, on peut réaliser un tambour de frein allégé par rapport aux solutions équivalentes concernant la tenue aux freinages intensifs. Les études présentées montrent une possibilité de réduction de la masse de l'ordre de 8%.
On notera que le moulage de ce tambour de frein ne comportant pas de contre-dépouille dans la direction axiale, peut être réalisé facilement avec un moule comprenant seulement deux empreintes formant deux parties. Ce type de moulage reste simple et économique, le prix de revient du tambour de frein selon l'invention ne change quasiment pas.
Les figures 3 et 4 présentent en variante un tambour de frein comprenant un dessin un peu différent, présentant une paroi transversale 16 qui comporte une épaisseur plus importante, proche de celle de la masse annulaire 14, et des nervures axiales 18 qui arrivent radialement vers l'extérieur sensiblement au milieu de cette masse annulaire. On notera que pour ces deux versions, la hauteur radiale H de la masse annulaire 14 par rapport à la couronne 2, est supérieure à la moitié de la largeur L de la surface intérieure de frottement 4. La hauteur radiale H peut en particulier être égale à environ les deux tiers de cette largeur L.
Par ailleurs la masse annulaire 14 se trouve dans les deux cas axialement dans la moitié arrière de la largeur de la surface intérieure de frottement 4, de manière à assurer une meilleure tenue de cette partie arrière de la couronne 2.
La masse réduite du tambour de frein permet en particulier de réduire la consommation du véhicule, et d'améliorer le comportement dynamique de ce véhicule par la réduction des masses non suspendues.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Tambour de frein moulé d'une seule pièce en fonte, comportant une couronne circulaire (2) présentant une surface intérieure cylindrique de frottement (4), et un flasque radial (6) disposé axialement du côté avant, prévu pour fixer ce tambour sur un moyeu, caractérisé en ce qu'il comporte une masse annulaire continue (14) disposée autour de la couronne (2) et espacée radialement de cette couronne, qui est reliée à la couronne par une paroi sensiblement transversale (16), ainsi qu'une succession de nervures (18) disposées dans des plans axiaux, qui relient la couronne à cette paroi.
2 - Tambour de frein selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la hauteur radiale totale (H) de la masse annulaire (14) par rapport à la couronne (2), est supérieure à la moitié de la largeur (L) de la surface intérieure de frottement (4).
3 - Tambour de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur radiale (H) est égale à environ les deux tiers de la largeur (L) de la surface intérieure de frottement (4).
4 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse annulaire (14) est axialement disposée dans la moitié arrière de la largeur de la surface intérieure de frottement (4).
5 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi radiale (16) comporte axialement une épaisseur inférieure à celle de la masse annulaire (14).
6 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nervures axiales (18) se terminent radialement vers l'extérieur sur le côté de la masse annulaire (14).
7 - Véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de tambours de frein, caractérisé en ce que ces tambours sont réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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