FR2726239A1

FR2726239A1 - BRAKING DEVICE FOR VEHICLE ACTING DIRECTLY ON VEHICLE TIRES

Info

Publication number: FR2726239A1
Application number: FR9413139A
Authority: FR
Original assignee: GIL ANDRE LEONCE
Current assignee: GIL ANDRE LEONCE
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-03
Anticipated expiration: 2014-10-26
Also published as: FR2726239B1; WO1996013412A1; AU3808195A

Abstract

A braking device mounted on the wheels of a vehicle provided with tyres (12) and a driver-actuated braking control, including a movable housing and a plurality of rollers (24, 26) freely rotating about an axis. The ends of the roller shafts are attached to flanges (16, 18) of the movable housing, and the inner layer of rollers defines an arc of a circle having the same radius as the tyre (12). The device further includes a means (28, 30) for moving the movable housing to place the rollers (24, 26) in close contact with the tyre (12) when the driver actuates the braking control.

Description

La présente invention concerne le freinage des véhicules équipés de pneumatiques, et en particulier un dispositif de freinage monté sur les roues d'un véhicule équipé de pneumatiques tel qu'une voiture automobile, un camion ou une moto. The present invention relates to the braking of vehicles fitted with tires, and in particular to a braking device mounted on the wheels of a vehicle fitted with tires such as a motor car, a truck or a motorcycle.

De nos jours, les véhicules automobiles tels que les voitures, motos, camions, ..., sont équipés généralement de freins à disque ou à tambour. Le principe utilisé consiste à entraver la rotation des roues sur lesquelles agit le freinage par un frottement sur une pièce solidaire de la roue ou de l'axe de la roue (disque ou tambour). Nowadays, motor vehicles such as cars, motorcycles, trucks, ..., are generally equipped with disc or drum brakes. The principle used consists in impeding the rotation of the wheels on which the braking acts by a friction on a part integral with the wheel or the axis of the wheel (disc or drum).

Tout le monde connaît les risques liés au freinage du type par frottement le plus couramment utilisé. En effet, la surface freinante qui est généralement très faible, entraîne souvent une instabilité du véhicule. En outre, un freinage trop puissant entraîne le blocage des roues et accroît d'autant plus l'instabilité du véhicule, avec bien entendu, l'usure de la gomme du pneumatique frottant sur la chaussée et l'échauffement excessif des pièces mécaniques. Everyone knows the risks associated with braking of the most commonly used type of friction. Indeed, the braking surface which is generally very low, often causes instability of the vehicle. In addition, excessive braking leads to the locking of the wheels and further increases the instability of the vehicle, with of course, the wear of the rubber of the tire rubbing on the roadway and the excessive heating of the mechanical parts.

C'est pourquoi le but principal de l'invention est de fournir un dispositif de freinage qui évite l'instabilité du véhicule et le blocage des roues en cas de freinage puissant. This is why the main object of the invention is to provide a braking device which avoids the instability of the vehicle and the locking of the wheels in the event of strong braking.

Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de freinage qui supprime le frottement entre pièces mécaniques. Another object of the invention is to provide a braking device which eliminates the friction between mechanical parts.

Encore un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de freinage comportant une surface de freinage agissant exclusivement par roulement. Yet another object of the invention is to provide a braking device comprising a braking surface acting exclusively by rolling.

L'objet de l'invention est donc un dispositif de freinage pour montage sur roues d'un véhicule équipé de pneumatiques et d'une commande de freinage actionnée par l'utilisateur du véhicule, chacune des roues étant adjacente à un carter fixe solidaire du châssis du véhicule. Un tel dispositif comprend un carter mobile formé d'une portion de cylindre recouvrant une partie du pneumatique de la roue et de deux flasques réunis par la portion de cylindre et se trouvant de part et d'autre du pneumatique, une pluralité de rouleaux à rotation libre autour d'un axe, les axes des rouleaux étant fixés à chaque extrémité sur chacun des flasques et l'enveloppe intérieure des rouleaux formant sensiblement un arc de cercle de même rayon que le rayon du pneumatique, et un moyen de déplacement du carter mobile solidaire du carter fixe et adapté pour amener les rouleaux en contact étroit avec le pneumatique lorsque la commande de freinage est actionnée par l'utilisateur du véhicule. The object of the invention is therefore a braking device for mounting on wheels of a vehicle fitted with tires and with a braking control actuated by the vehicle user, each of the wheels being adjacent to a fixed casing integral with the vehicle chassis. Such a device comprises a movable casing formed by a cylinder portion covering a part of the tire of the wheel and two flanges joined by the cylinder portion and being on either side of the tire, a plurality of rotating rollers free around an axis, the axes of the rollers being fixed at each end to each of the flanges and the inner casing of the rollers forming substantially an arc of circle of the same radius as the radius of the tire, and a means of moving the mobile casing integral with the fixed casing and suitable for bringing the rollers into close contact with the tire when the brake control is actuated by the vehicle user.

Les buts, objets et autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels
la figure 1 représente schématiquement une roue de véhicule sur laquelle est monté un dispositif de freinage selon l'invention, comportant une seule rangée de rouleaux,
la figure 2 représente une coupe schématique du dispositif de freinage de l'invention comportant un moyen de déplacement du carter mobile selon un premier mode de réalisation,
la figure 3 représente un des rouleaux utilisé dans la présente invention vu en coupe,
la figure 4 représente une coupe schématique du dispositif de freinage selon l'invention comportant un moyen de déplacement du carter mobile selon un deuxième mode de réalisation,
la figure 5 représente schématiquement une roue de véhicule sur laquelle est monté un dispositif de freinage selon l'invention comportant deux rangées de rouleaux, et
la figure 6 représente schématiquement deux rouleaux de la première couche de rouleaux du mode de réalisation illustré sur la figure 5 entraînant en rotation un rouleau de la deuxième couche de ce même mode.The objects, objects and other characteristics of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the drawings in which
FIG. 1 schematically represents a vehicle wheel on which is mounted a braking device according to the invention, comprising a single row of rollers,
FIG. 2 represents a diagrammatic section of the braking device of the invention comprising means for moving the mobile casing according to a first embodiment,
FIG. 3 represents one of the rollers used in the present invention seen in section,
FIG. 4 represents a schematic section of the braking device according to the invention comprising means for moving the movable casing according to a second embodiment,
FIG. 5 schematically represents a vehicle wheel on which is mounted a braking device according to the invention comprising two rows of rollers, and
FIG. 6 schematically represents two rollers of the first layer of rollers of the embodiment illustrated in FIG. 5 driving in rotation a roller of the second layer of this same mode.

La figure 1 représente une roue 10 équipée d'un pneumatique 12, vue du côté intérieur au véhicule. Un carter fixé au châssis du véhicule (par exemple une voiture automobile) est composé principalement d'un flasque 14 adjacent à la roue 10 et d'une partie de forme générale cylindrique (non montrée) recouvrant la roue et son pneumatique sur environ 180*. FIG. 1 represents a wheel 10 fitted with a tire 12, seen from the interior side of the vehicle. A casing fixed to the chassis of the vehicle (for example a motor car) is mainly composed of a flange 14 adjacent to the wheel 10 and of a generally cylindrical part (not shown) covering the wheel and its tire over approximately 180 * .

Entre la roue 10 et le flasque 14, le dispositif de freinage selon l'invention comprend un carter mobile en deux parties 16 et 18. Les deux parties de carter mobile sont maintenues en position au moyen d'un mécanisme de rail et glissière, le rail se trouvant sur le carter mobile coulissant dans une glissière du carter fixe ou inversement. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, un rail du carter mobile 16 ou 18 coulisse dans une glissière 20 ou 22 disposée dans le flasque 14 du carter fixe. Bien qu'une seule glissière ait été représentée sur la figure 1, on peut prévoir deux (ou plus) glissières assurant correctement le maintien en position du carter mobile lorsqu'il se déplace pour assurer le freinage comme on va le voir, ou même un autre mécanisme assurant la même fonction. Between the wheel 10 and the flange 14, the braking device according to the invention comprises a mobile casing in two parts 16 and 18. The two mobile casing parts are held in position by means of a rail and slide mechanism, the rail located on the mobile housing sliding in a fixed housing slide or vice versa. Thus, in the embodiment illustrated in Figure 1, a rail of the movable housing 16 or 18 slides in a slide 20 or 22 disposed in the flange 14 of the fixed housing. Although a single slide has been shown in Figure 1, one can provide two (or more) slides ensuring correctly the maintenance in position of the mobile casing when it moves to ensure braking as we will see, or even a another mechanism performing the same function.

Le partie de carter mobile 16 ou 18 est équipée d'une pluralité de rouleaux 24 ou 26 légèrement écartés les uns des autres, dont l'enveloppe intérieure présente un rayon de courbure égal au rayon du pneumatique 12. La figure 1 illustre le dispositif de freinage qui n'est pas actionné, et donc les rouleaux 24 ou 26 écartés du pneumatique 12. The movable casing part 16 or 18 is equipped with a plurality of rollers 24 or 26 slightly spaced from each other, the inner casing of which has a radius of curvature equal to the radius of the tire 12. FIG. 1 illustrates the device for braking which is not actuated, and therefore the rollers 24 or 26 separated from the tire 12.

Lorsque le conducteur du véhicule actionne la commande de frein, des vérins 28 et 30 sont activés et ont pour fonction de faire déplacer les carters mobiles 16 et 18 vers l'intérieur tout en étant maintenus par les glissières 20 et 22. Les ensembles de rouleaux 24 et 26 sont ainsi amenés en contact étroit avec le pneumatique 12 résultant en un freinage sans frottement.When the driver of the vehicle actuates the brake control, jacks 28 and 30 are activated and have the function of moving the movable casings 16 and 18 inward while being held by the slides 20 and 22. The roller assemblies 24 and 26 are thus brought into close contact with the tire 12, resulting in frictionless braking.

La figure 2 représentant la vue en coupe de la roue et du dispositif de freinage selon A-A, permettra de mieux comprendre l'invention. Sur cette figure, la roue 10 munie du pneumatique 12 tourne autour d'un axe 32. Le carter fixe 14 est formé d'une partie cylindrique 34 recouvrant la roue et d'un flasque 14 fixé par des ensembles boulons-écrous sur le tambour 38 solidaire du châssis du véhicule. Figure 2 showing the sectional view of the wheel and the braking device according to A-A, will better understand the invention. In this figure, the wheel 10 fitted with the tire 12 rotates about an axis 32. The fixed casing 14 is formed by a cylindrical part 34 covering the wheel and by a flange 14 fixed by bolt-nut assemblies on the drum. 38 secured to the vehicle chassis.

Le carter mobile est constitué d'une partie cylindrique 40 et de deux flasques 42 et 44. Le flasque 42 est relié au flasque fixe 14 au moyen du vérin 28. Un des rouleaux 24 a été représenté en coupe sur la figure 3. Il est en rotation libre autour d'un axe 46 fixé de part et d'autre des flasques 42 et 44 du carter mobile. Chaque rouleau d'un diamètre compris entre 3 et 5 cm, comporte sur sa périphérie une couche 48 de matériau présentant une très grande adhérence, entourant une âme 50 en métal ou en un autre matériau de forte densité. The movable casing consists of a cylindrical part 40 and two flanges 42 and 44. The flange 42 is connected to the fixed flange 14 by means of the jack 28. One of the rollers 24 has been shown in section in FIG. 3. It is in free rotation around an axis 46 fixed on either side of the flanges 42 and 44 of the movable casing. Each roller with a diameter between 3 and 5 cm, has on its periphery a layer 48 of material having a very high adhesion, surrounding a core 50 of metal or another high density material.

Comme on l'a mentionné précédemment, le carter mobile est en position écartée lorsque la commande de frein n'est pas actionnée par le conducteur, de sorte que le rouleau 24 n'est pas en contact avec le pneumatique 12. En position écartée, la distance des rouleaux par rapport au pneumatique peut être comprise entre 0,1 et 1 cm. Lorsque la commande de frein est actionnée, le circuit hydraulique (non représenté) agit sur le vérin 28 qui se rétracte et tire l'ensemble du carter mobile et des rouleaux vers l'intérieur jusqu'a amener lesdits rouleaux en contact étroit avec le pneumatique. As mentioned previously, the mobile casing is in the separated position when the brake control is not actuated by the driver, so that the roller 24 is not in contact with the tire 12. In the separated position, the distance of the rollers from the tire can be between 0.1 and 1 cm. When the brake control is actuated, the hydraulic circuit (not shown) acts on the jack 28 which retracts and pulls the whole of the movable casing and the rollers inwards until bringing said rollers into close contact with the tire. .

Les rouleaux entrant en contact avec le pneumatique en exerçant une certaine pression, ils sont entraînés en rotation sans glissement ni frottement autour de leur axe du fait de la couche périphérique de grande adhérence. The rollers coming into contact with the tire by exerting a certain pressure, they are driven in rotation without sliding or friction around their axis due to the peripheral layer of great adhesion.

L'énergie cinétique de la roue est donc transmise aux rouleaux qui, grâce à leur masse relativement importante (âme de grande densité), présentent un moment d'inertie élevé. La roue a donc tendance à réduire de vitesse ce qui résulte en un freinage progressif. De façon à présenter une plus grande force d'inertie lorsque les rouleaux entrent en contact avec le pneumatique, il est préférable que la rotation des rouleaux autour de leur axe se fasse avec une forte résistance. Ceci peut être facilement obtenu en ajustant étroitement l'âme du rouleau par rapport à l'axe, mais présente toutefois l'inconvénient d'avoir à changer les rouleaux usés plus fréquemment. The kinetic energy of the wheel is therefore transmitted to the rollers which, thanks to their relatively large mass (high density core), have a high moment of inertia. The wheel therefore tends to reduce speed which results in progressive braking. In order to have a greater inertial force when the rollers come into contact with the tire, it is preferable that the rotation of the rollers around their axis be made with high resistance. This can be easily achieved by closely adjusting the core of the roller with respect to the axis, but has the disadvantage of having to change the worn rollers more frequently.

Lorsque l'on n'agit plus sur la commande de frein, le vérin 28 reprend sa position de repos et les rouleaux s'écartent du pneumatique par translation grâce au système rail-glissière mentionné plus haut. Ce déplacement est de préférence facilité par la présence de ressorts de rappel 52 et 54 tendant à ramener le carter mobile vers le carter fixe. When the brake control is no longer acted on, the jack 28 returns to its rest position and the rollers move away from the tire by translation thanks to the rail-slide system mentioned above. This movement is preferably facilitated by the presence of return springs 52 and 54 tending to bring the movable casing back to the fixed casing.

On doit noter que le mode de réalisation illustré sur la figure 1 comporte deux jeux de rouleaux 24 et 26 indépendants mis en oeuvre respectivement par deux vérins 28 et 30. Cette configuration permet de réaliser un freinage à deux niveaux grâce à la possibilité d'agir sur l'un des vérins sans agir simultanément sur l'autre, et d'actionner ensuite les deux vérins pour obtenir un freinage plus efficace. Cependant, cette configuration n'est pas absolument indispensable, et dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir que les jeux de rouleaux soient toujours actionnés de façon simultanée, ou bien encore qu'il n'y ait qu'un seul carter mobile avec un seul jeu de rouleaux évidemment. It should be noted that the embodiment illustrated in FIG. 1 comprises two sets of independent rollers 24 and 26 implemented respectively by two jacks 28 and 30. This configuration allows braking at two levels thanks to the possibility of acting on one of the cylinders without acting simultaneously on the other, and then actuate the two cylinders to obtain more effective braking. However, this configuration is not absolutely essential, and in another embodiment, it can be provided that the sets of rollers are always actuated simultaneously, or even that there is only one movable casing. with only one set of rollers of course.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 4, le carter mobile équipé des mêmes rouleaux 24 que dans la figure 2, est déplacé au moyen de vérins 56 et 58 fixés à la portion cylindrique 34 du carter fixe. Lorsque la commande de frein est actionnée, les vérins repoussent l'ensemble du carter mobile 40 et des rouleaux vers l'intérieur pour que ces derniers viennent en contact étroit avec le pneumatique 12. Ce mode de réalisation présente l'avantage de ne pas nécessiter de ressorts de rappel, l'arrêt de la commande de freinage provoquant naturellement la rétractation des vérins et donc l'écartement des rouleaux. In another embodiment of the invention illustrated in FIG. 4, the mobile casing equipped with the same rollers 24 as in FIG. 2, is moved by means of jacks 56 and 58 fixed to the cylindrical portion 34 of the fixed casing. When the brake control is actuated, the jacks push the whole of the movable casing 40 and of the rollers inwards so that the latter come into close contact with the tire 12. This embodiment has the advantage of not requiring return springs, stopping the brake control naturally causing the retraction of the cylinders and therefore the spacing of the rollers.

Bien que deux modes de réalisation du moyen de déplacement du carter mobile aient été décrits en référence aux figures 2 et 4, d'autres modes de réalisation sont possibles, et en particulier des modes de réalisation utilisant une came dont le profil détermine la position du carter mobile ; la position angulaire de la came étant différente selon que l'on actionne ou non la commande de frein. Although two embodiments of the means for moving the movable casing have been described with reference to FIGS. 2 and 4, other embodiments are possible, and in particular embodiments using a cam whose profile determines the position of the mobile housing; the angular position of the cam being different depending on whether or not the brake control is actuated.

Un autre mode de réalisation du dispositif de freinage comportant plusieurs jeux de rouleaux est illustré sur la figure 5. Comme pour le mode illustré sur la figure 1, le dispositif de freinage comprend un carter mobile en deux parties 16 et 18 pouvant être déplacées par rapport au carter fixe 14 au moyen des vérins 28 et 30 tout en étant maintenus par un mécanisme rail-glissière 20 et 22. Chaque carter mobile 16 ou 18 comprend deux couches de rouleaux similaires au rouleau illustré sur la figure 3. Comme illustré sur la figure 6, chaque rouleau 60 de la couche supérieure de chaque carter mobile est en contact avec deux rouleaux 62 et 62' de la couche inférieure.De la sorte, lorsque la commande de frein est actionnée et que les rouleaux de la couche inférieure entrent en contact étroit avec le pneumatique 12, ils sont entraînés en rotation autour de l'axe et entraînent également en rotation (mais en sens contraire) les rouleaux de la couche supérieure. Another embodiment of the braking device comprising several sets of rollers is illustrated in FIG. 5. As for the mode illustrated in FIG. 1, the braking device comprises a mobile casing in two parts 16 and 18 which can be moved relative to the fixed casing 14 by means of the jacks 28 and 30 while being held by a rail-slide mechanism 20 and 22. Each movable casing 16 or 18 comprises two layers of rollers similar to the roll illustrated in FIG. 3. As illustrated in the FIG. 6, each roller 60 of the upper layer of each movable casing is in contact with two rollers 62 and 62 'of the lower layer. In this way, when the brake control is actuated and the rollers of the lower layer come into contact narrow with the tire 12, they are rotated about the axis and also rotate (but in opposite directions) the rollers of the upper layer.

Ainsi, comme illustré sur la figure 6, le rouleau 60 de la couche supérieure est entraîné en rotation, donc sans frottement, par la rotation des deux rouleaux 62 et 62', ce qui a pour résultat un freinage sans frottement, progressif et efficace. Pour augmenter encore l'efficacité d'un tel freinage, on peut disposer de trois couches ou plus de rouleaux agencées de la même façon que les deux premières couches.Thus, as illustrated in FIG. 6, the roller 60 of the upper layer is driven in rotation, therefore without friction, by the rotation of the two rollers 62 and 62 ', which results in frictionless, progressive and effective braking. To further increase the effectiveness of such braking, it is possible to have three or more layers of rollers arranged in the same way as the first two layers.

Le dispositif de freinage qui fait l'objet de l'invention présente l'avantage de se faire sans frottement, donc d'être progressif et sans blocage des roues. Il est particulièrement adapté pour équiper les camions où, les roues ayant un diamètre plus important, elles permettent l'utilisation de rouleaux de diamètre plus grand et en plus grand nombre et donc d'obtenir un freinage très efficace sans endommager la chaussée comme c'est quelquefois le cas avec les dispositifs classiques. The braking device which is the subject of the invention has the advantage of being frictionless, therefore of being progressive and without locking the wheels. It is particularly suitable for equipping trucks where, the wheels having a larger diameter, they allow the use of rollers of larger diameter and in greater number and therefore to obtain very effective braking without damaging the roadway as it is sometimes the case with conventional devices.

Cependant, en cas de danger, il est quelquefois nécessaire d'avoir un freinage brutal entraînant une immobilisation du véhicule en un laps de temps très court. Il est donc souhaitable de combiner le dispositif de freinage de l'invention avec un freinage par friction classique. La première phase de freinage utilisera alors le dispositif selon l'invention alors que la deuxième phase (si celle-ci est nécessaire) déclenchera automatiquement (par exemple au-dessous d'une vitesse prédéterminée du véhicule) le dispositif de freinage classique pouvant aller jusqu'au blocage des roues. However, in case of danger, it is sometimes necessary to have brutal braking resulting in immobilization of the vehicle in a very short period of time. It is therefore desirable to combine the braking device of the invention with conventional friction braking. The first braking phase will then use the device according to the invention while the second phase (if this is necessary) will automatically trigger (for example below a predetermined vehicle speed) the conventional braking device which can go up to '' wheel lock.

Claims

1. Braking device mounted on at least one wheel (10) of a vehicle equipped with pneumatic wheels and a brake control actuated by the vehicle user, each of the wheels being adjacent to a fixed casing (14, 34) secured to the vehicle chassis; said device comprising

a movable casing (16, 18) formed by a portion of cylinder (40) covering a part of the tire (12) of the wheel and two flanges (42, 44) joined by said portion of cylinder and being on the side and on the other side of said tire,

a plurality of rollers (24, 26) with free rotation about an axis, the axes (46) of said rollers being fixed at each end on each of said flanges and the inner envelope of said rollers forming substantially an arc of circle of the same radius that the radius of said tire, and

means (28, 30 or 56, 58) for moving said movable casing, integral with said fixed casing, and adapted to bring said rollers into close contact with said tire when said braking control is actuated by the user of the vehicle.

2. Device according to claim 1, wherein said plurality of rollers (24, 26) is composed of two sets, a first set of rollers slightly spaced from each other and whose inner envelope has the same radius as the radius of said tire (12), and a second assembly outside of said first assembly with respect to the center of the wheel, each of the rollers (60) of said second assembly being in contact with two rollers (62, 62 ') of said first assembly.

3. Device according to claim 2, wherein at least a third set of rollers is located outside of said second set of rollers, each of the rollers of said third set being in contact with two rollers of said second set.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, wherein each of said rollers (24, 26) is formed by a core of material (50) of high density such as metal, and a peripheral layer (48) having great adhesion with respect to said tire (12).

5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein said means (28, 30) for moving said movable casing (40, 42, 44) is at least one jack fixed on the one hand to the flange (14) said fixed casing, and secondly, said movable casing (16, 18) so as to be able to pull said movable casing towards the center of the wheel and bring said rollers (24, 26) into close contact with said tire (12) when said brake control is actuated.

6. Device according to any one of claims 1 to 4, wherein said means (56, 58) for moving said movable casing (40, 42, 44) is at least one jack fixed on the one hand on said cylinder portion (34) of said fixed casing, and on the other hand to said mobile casing (16, 18) so as to be able to push said mobile casing towards the center of the wheel and bring said rollers (24, 26) into close contact with said tire ( 12) when said brake control is actuated.

7. Device according to claim 5 or 6, wherein said movable casing is held in position allowing translation relative to said fixed casing by means of a rail-slide mechanism (20, 22) disposed on the flanges (14, and 16 , 18) of said fixed and mobile casings.

8. Vehicle equipped with a braking device according to any one of the preceding claims, further comprising a second braking mechanism acting by friction and intended to supplement the braking produced by said braking device when the vehicle is to be stopped in a reduced time.