FR2810711A3

FR2810711A3 - Disc for a disc brake on a motor vehicle containing two parallel plates for braking, the one not connected directly to the hub contains a radial inward extension to give a more even temperature gradient on the plate.

Info

Publication number: FR2810711A3
Application number: FR0008047A
Authority: FR
Inventors: Yves Gey
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2001-12-28

Abstract

The disc brake consists of two annular brake plates (21,22) joined by an element to give an air gap between them. The first plate (21) is joined to the hub (11) whilst the second (22) has a radial extension (24) towards the axis (A) of the disc away from the rubbing zone (29) of that plate. This extension acts as a heat sink to give a more even temperature through the plates to prevent surface distortion.

Description

Disque <U>de frein pour véhicule automobile.</U> La présente invention concerne un disque de frein de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un disque de frein du type comportant deux pistes de frein annulaires et sensiblement planes et parallèles reliées par des éléments de liaison discontinus, tels que des ailettes, picots ou colonnettes, étendant dans la direction de l'axe du disque d'une piste à l'autre, de manière notamment à réduire la masse du disque et à en assurer un meilleur refroidissement par l'effet de ventilation procuré lors de la rotation du disque. The present invention relates to a brake disk for a motor vehicle. It relates more particularly to a brake disc of the type comprising two annular and substantially flat and parallel brake tracks connected by discontinuous connection elements, such as fins, pins or columns, extending in the direction of the axis of the disk. one track to another, in particular to reduce the mass of the disk and to ensure better cooling by the effect of ventilation provided during the rotation of the disk.

Classiquement, dans les disques de freins de ce type, une des deux pistes annulaires est reliée directement au moyeu du disque, encore appelé "bol", destiné à être fixé sur le moyeu roue, alors que la deuxième piste est reliée par les dits moyens de liaison uniquement à la première piste, à l'exclusion de toute autre liaison directe avec le "bol". Conventionally, in the brake discs of this type, one of the two annular tracks is connected directly to the disc hub, also called "bowl", intended to be fixed on the wheel hub, while the second track is connected by said means link only to the first track, excluding any other direct connection to the "bowl".

Un tel disque de frein connu est représenté sur les figures 1 et 2. Le disque de frein 1 comporte le dit bol 11 comportant lui-même un flasque annulaire 12 pourvu d'une pluralité de perçages 13 destinés à assurer sa fixation sur un moyeu de roue, non représenté, et une paroi latérale 14, sensiblement cylindrique ou tronconique. Une première piste de frein 21, constituée d'un anneau plat, est relié par son bord intérieur 22, de plus petit diamètre, sur le bord de la paroi latérale 14 du bol. La zone de bord 22 est classiquement pleine, c'est à dire ayant de la matière en continu sur toute la circonférence dans la zone de liaison avec le bol 11. La paroi latérale 14 du bol assure un décalage axial entre le plan du flasque 12 et le plan la première piste de frein 21. Such a known brake disk is shown in FIGS. 1 and 2. The brake disk 1 comprises said bowl 11 itself comprising an annular flange 12 provided with a plurality of bores 13 intended to secure it to a hub of wheel, not shown, and a side wall 14, substantially cylindrical or frustoconical. A first brake track 21, consisting of a flat ring, is connected by its inner edge 22, of smaller diameter, to the edge of the side wall 14 of the bowl. The edge zone 22 is conventionally solid, that is to say having material continuously throughout the circumference in the connection zone with the bowl 11. The side wall 14 of the bowl provides an axial offset between the plane of the flange 12 and plan the first brake track 21.

Une deuxième piste de frein 23, est constituée d'un anneau plat, relié à la première piste 21 par des ailettes 25 circonférentiellement réparties. La deuxième piste de frein située dans son ensemble entre le plan de la première piste et le plan du flasque 12. Le diamètre extérieur des deux pistes 21 et 23 est sensiblement le meure. Le diamètre intérieur de la deuxième piste est largement supérieur à celui de la paroi latérale 14 bol, de manière à laisser subsister entre cette piste et le bol un espace annulaire suffisant notamment pour ne pas interférer avec le bol lors des déformations du disque de frein, pour que la deuxième piste ne soit reliée qu'à la première piste, et pour assurer un passage d'air entre les deux pistes propre notamment à assurer leur refroidissement. A second brake track 23 consists of a flat ring connected to the first track 21 by circumferentially distributed fins 25. The second brake track located as a whole between the plane of the first track and the plane of the flange 12. The outer diameter of the two tracks 21 and 23 is substantially dies. The inside diameter of the second track is much greater than that of the side wall 14 bowl, so as to leave between this track and the bowl a sufficient annular space including not to interfere with the bowl during deformation of the brake disc, so that the second track is connected only to the first track, and to ensure an air passage between the two tracks including clean to ensure their cooling.

Les surfaces destinees à assurer le centrage et la fixation du disque sur le moyeu de roue sont bien sûr usinées, tout comme les faces 27, 29 du disque servant de surfaces de frottement avec les plaquettes de frein, ainsi que les bords extérieurs des deux pistes. Les autres surfaces restent généralement brutes de moulage. The surfaces intended to ensure the centering and the fixing of the disc on the wheel hub are of course machined, just as the faces 27, 29 of the disc serving as friction surfaces with the brake pads, as well as the outer edges of the two tracks. . Other surfaces generally remain rough cast.

Un problème connu des disques de freins est que, suite à l'échauffement encouru lors des freinages, les pistes se déforment. Ces déformations, conduisant à ce que leurs surfaces 27, 29 ne reste pas parfaitement planes et perpendiculaires à l'axe de rotation A, sont à l'origine de phénomènes vibratoires, audibles ou , mais toujours dégradant le confort lors du freinage, soir par des grincements soit par des vibrations perçues par les passagers du véhicule. A known problem of the brake discs is that, following the warming up during braking, the tracks are deformed. These deformations, leading to their surfaces 27, 29 not remaining perfectly flat and perpendicular to the axis of rotation A, are at the origin of vibratory phenomena, audible or, but still degrading comfort during braking, evening by squeaks either by vibrations perceived by the passengers of the vehicle.

I1 a donc été cherché des moyens de réduire les déformations des pistes, mais sans pour autant augmenter la masse du disque. It has therefore been sought ways to reduce the deformations of the tracks, but without increasing the mass of the disc.

Il ,a par exemple tenté de jouer sur le choix de la matière employée, et sur son volume global, sur les formes de raccordement de la première piste de frein au bord du bol, ou encore sur la forme et le nombre des ailettes, plots ou colonnettes, de raccordement des deux pistes. Mais les solutions essayées se sont généralement révélées comme augmentant la masse, lorsqu'elles consistent à ajouter de la masse dans ou entre les pistes pour augmenter leur capacité thermique et faire ainsi chuter leur température et diminuer les gradients de température dans les zones autres que les pistes elles-mêmes. De plus, l'efficacité de ces mesures est limitée car les formes de raccordement avec le bol doivent assurer une solidité suffisante pour qu'il n'y ait pas de risque de rupture entre le bol et les pistes. He, for example, tried to play on the choice of the material used, and on its overall volume, on the connection forms of the first brake track at the edge of the bowl, or on the shape and number of fins, pads or balusters, connecting the two tracks. But the solutions tested have generally been found to increase mass, when they involve adding mass into or between the tracks to increase their thermal capacity and thus lower their temperature and decrease temperature gradients in areas other than tracks themselves. In addition, the effectiveness of these measures is limited because the forms of connection with the bowl must provide sufficient strength so that there is no risk of rupture between the bowl and the tracks.

Ainsi, une augmentation de la masse des pistes ou des ailettes conduit à augmenter la masse globale de la partie tournante, ce qui, en plus de l'augmentation de poids néfaste en elle-même, oblige a augmenter le dimensionnement des pièces environnantes, ajoutant un sur-poids supplémentaire. Joûer sur les zones de raccordement entre piste frein et bol pour assouplir la liaison entre ceux- ci ne peut être que d'une efficacité limitée au risque de fragiliser excessivement cette zone. Thus, an increase in the mass of the tracks or the fins leads to increase the overall mass of the rotating part, which, in addition to the harmful weight increase in itself, makes it necessary to increase the size of the surrounding parts, adding an extra weight. Thinking about the connection areas between brake track and bowl to loosen the connection between them can only be of limited effectiveness at the risk of excessively weaken this area.

La présente invention a pour but de proposer une nouvelle solution aux problèmes évoqués ci- dessus, et vise en particulier à limiter la déformation des pistes de disques de freins, sans augmentation sensible de la masse du disque et sans modification de la géométrie et de la résistance des zones de liaison et de transmission de couple. The present invention aims to propose a new solution to the problems mentioned above, and aims in particular to limit the deformation of brake disc tracks, without significant increase in the mass of the disc and without modification of the geometry and the resistance of the connection and torque transmission zones.

Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un disque de frein comportant deux pistes de frein annulaires sensiblement planes et parallèles reliées par des éléments de liaison discontinus s'étendant dans la direction de l'axe du disque d'une piste à l'autre, une première des deux pistes annulaires étant reliée directement à un moyeu du disque, et la deuxième piste étant reliée par les dits moyens de liaison uniquement à la première piste. Selon l'invention, le disque de frein est caractérisé en ce que la deuxième piste annulaire comporte sur son bord interne une zone de prolongement radial s'étendant vers l'axe du disque à partir de la zone de la piste destinée à être soumise au frottement du patin de frein. With these objectives in view, the subject of the invention is a brake disk comprising two substantially flat and parallel annular brake tracks connected by discontinuous connection elements extending in the direction of the axis of the disk of a track at the other, a first of the two annular tracks being connected directly to a hub of the disc, and the second track being connected by said connecting means only to the first track. According to the invention, the brake disk is characterized in that the second annular track has on its inner edge a radial extension zone extending towards the axis of the disc from the area of the track to be subjected to friction of the brake pad.

La zone de prolongement radial selon l'invention constitue une petite masse de matière située dehors de la zone de frottement et donc plus froide. Cette masse plus froide la zone annulaire constituant la piste de frottement forme une sorte d'anneau, circonférentiellement continu ou non, dans lequel le gradient de température est très proche gradient rencontré dans la zone située en vis à vis sur la première piste, c'est à dire de la zone reliant la première piste au moyeu du disque de frein. The radial extension zone according to the invention constitutes a small mass of material located outside the friction zone and therefore colder. This colder mass the annular zone constituting the friction track forms a kind of ring, circumferentially continuous or not, in which the temperature gradient is very close gradient encountered in the area located opposite the first track, it is ie from the area connecting the first track to the hub of the brake disc.

Comme on le verra par la suite, l'invention permet d'obtenir une réduction sensible des déformations des pistes sans avoir recours à une forte augmentation de masse du disque. A niveau de performance égal ,il n'y a aucun accroissement de la masse du disque selon l'invention par rapport à un disque selon l'art antérieur dont le volume de matière aurait été augmenté comme indiqué dans la présentation de l'art antérieur. As will be seen later, the invention makes it possible to obtain a significant reduction in the deformations of the tracks without resorting to a large increase in the mass of the disc. At equal performance level, there is no increase in the mass of the disk according to the invention compared with a disk according to the prior art whose volume of material would have been increased as indicated in the presentation of the prior art .

La zone de prolongement radial n'est pas reliée à la première piste par les ailettes autres éléments de liaisons assurant la liaison entre les deux pistes. Elle forme donc une zone matière -relativement libre, non soumise aux très fortes élévations de température subies par les pistes lors des freinages, et donc une zone plus stable, apte à apporter une rigidité supplémentaire au disque de freins. Elle équilibre les gradients de température sur des zones de même diamètre, vers l'intérieur des deux pistes, et équilibre aussi en conséquence les contraintes mécaniques d'origine thermique qui en résultent. The radial extension zone is not connected to the first track by the fins other connecting elements providing the connection between the two tracks. It therefore forms a relatively free-matter material zone, not subject to the very high temperature rises experienced by the tracks during braking, and therefore a more stable zone, capable of providing additional rigidity to the brake disk. It balances the temperature gradients on areas of the same diameter, towards the inside of the two tracks, and also balances the resulting thermal mechanical stresses accordingly.

Typiquement, la largeur, dans la direction radiale, de la zone annulaire de prolongement de l'ordre de quelques millimètres, par exemple comprise entre 5 et 10 mm. L'épaisseur de la zone annulaire de prolongement peut être inférieure à celle de la piste dans la zone de frottement, de sorte que sa face orientée vers l'extérieur soit en retrait par rapport à la surface de frottement de la piste. Ainsi cette zone peut ne pas être usinée. Toutefois, l'usinage n'a en soi aucune influence sur l'effet, relaté ci- dessus, de la dite zone. Typically, the width, in the radial direction, of the annular extension zone of the order of a few millimeters, for example between 5 and 10 mm. The thickness of the annular extension zone may be smaller than that of the track in the friction zone, so that its outwardly facing face is recessed relative to the friction surface of the track. Thus this zone can not be machined. However, the machining itself has no influence on the effect, described above, of said zone.

D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va être faite d'un disque de frein conforme à l'invention. se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un disque frein de type classique, - la figure 2 est une vue en demi-coupe radiale d'un disque selon l'état de la technique, déjà décrit au début de ce mémoire, - la figure 3 est une vue en demi-coupe d'un disque conforme à l'invention, - les figures 4 et 5 sont des graphiques illustrant les courbes de déformation des pistes de freinage, respectivement pour un disque selon l'art antérieur et un disque conforme à l'invention. Other features and advantages will appear in the description that will be made of a brake disc according to the invention. FIG. 1 is a perspective view of a conventional type brake disk, FIG. 2 is a radial half-section view of a disk according to the state of the art, already shown in FIG. 3 is a half-sectional view of a disk according to the invention; FIGS. 4 and 5 are graphs illustrating the deformation curves of the braking tracks, respectively for a disc according to the prior art and a disc according to the invention.

Le disque conforme à l'invention représenté figure 3 comporte les mêmes parties structurelles que celui représenté figure 2 et déjà décrit. I1 s'en distingue par la présence d'une zone annulaire de prolongement radial 24, qui prolonge vers l'axe du disque la deuxième piste 23. Comme on le voit bien sur la figure, cette zone 24 n'est pas reliée à la première piste 21 par les ailettes . La dite zone de prolongement 24 est donc une simple zone annulaire de matière prolongeant la piste 23 vers le bol 11, sans servir de surface de frottement pour les plaquettes de frein. On notera en particulier que l'épaisseur, dans la direction axiale du disque, de la dite zone 24 est inférieure à celle de la piste 23, et qu'en conséquence la surface 26 de la zone 24 est en retrait par rapport à la surface 29 de frottement. The disc according to the invention shown in Figure 3 has the same structural parts as that shown in Figure 2 and already described. I1 is distinguished by the presence of an annular zone of radial extension 24, which extends towards the axis of the disc the second track 23. As can be seen in the figure, this zone 24 is not connected to the first track 21 by the fins. Said extension zone 24 is therefore a simple annular zone of material extending the track 23 to the bowl 11, without serving as a friction surface for the brake pads. It will be noted in particular that the thickness, in the axial direction of the disc, of said zone 24 is less than that of the track 23, and that consequently the surface 26 of the zone 24 is set back from the surface 29 friction.

L'avantage de l'invention sera clairement perçu au vu des graphiques des figures 4 et 5. Ces graphiques montrent respectivement pour un disque selon l'art antérieur (figure 4) et selon l'invention (figure 5) les courbes de déformations des pistes de freinage en fonction de la température. The advantage of the invention will be clearly seen from the graphs of FIGS. 4 and 5. These graphs show respectively for a disc according to the prior art (FIG. 4) and according to the invention (FIG. 5) the deformation curves of the braking tracks as a function of temperature.

Les mesures ont été effectuées des disques de diamètre extérieur voisin de 300 mm, et de diamètre intérieur de la zone de frottement des pistes d'environ 185 mm, avec une épaisseur des pistes de l'ordre de 10 mm. Pour le disque selon l'invention, la zone de prolongement radial est une zone annulaire continue de largeur radiale de 6,5 mm et d'épaisseur environ 8,5 mm. The measurements were made of discs of outside diameter close to 300 mm, and internal diameter of the friction zone of the tracks of about 185 mm, with a thickness of the tracks of the order of 10 mm. For the disk according to the invention, the radial extension zone is a continuous annular zone with a radial width of 6.5 mm and a thickness of approximately 8.5 mm.

Les courbes 41, 51 correspondant aux déformations mesurées en échauffement, et les courbes 42, 52 correspondant aux déformations mesurées en refroidissement. The curves 41, 51 corresponding to the deformations measured during heating, and the curves 42, 52 corresponding to the deformations measured in cooling.

On constate aisément que les déformations, représentées par la variation de déplacement axial de la surface de frottement sur la circonférence exprimée en mm, sont nettement plus faibles dans le cas d'un disque conforme à l'invention que dans le cas d'un disque selon l'art antérieur. It is easy to see that the deformations, represented by the variation in the axial displacement of the friction surface on the circumference expressed in mm, are much smaller in the case of a disc according to the invention than in the case of a disc. according to the prior art.

L'invention n'est toutefois pas limitée au disque décrit ci dessus uniquement à titre d'exemple. The invention is however not limited to the disk described above solely by way of example.

Les dimensions de zone de prolongement radial pourront être adaptées en fonction des dimensions du disque et de l'importance de l'effet recherché. La zone de prolongement radial pourra en particulier, au lieu d'être une zone annulaire continue et régulière, être nervurée ou formée d'une pluralité d'éléments, plots, bossages ou créneaux répartis circonférentiellement, ces solutions permettant par ailleurs d'adapter le comportement vibratoire du disque en fonction besoins. The radial extension zone dimensions can be adapted according to the dimensions of the disk and the importance of the desired effect. The radial extension zone may in particular, instead of being a continuous and regular annular zone, be ribbed or formed of a plurality of circumferentially distributed elements, studs, bosses or crenels, these solutions also making it possible to adapt the vibratory behavior of the disk according to needs.

Claims

1. Brake disc (1) having two brake tracks. (21, 23) annular substantially planar and parallel connected by discontinuous connecting elements (25) extending in the direction of the axis (A) disc from one track to another, a first (21) of the two annular tracks being connected directly to a hub (11) of the disc, and the second track (23) being connected by said connecting means (25) only to the first track, characterized in that the second annular track (23) comprises on its inner edge a radial extension zone (24) extending towards the axis of the disc from the area of the track to be subjected to friction brake pad.

2. Brake disc according to claim characterized in that the radial extension zone (24) is not connected to the first track.

3. Brake disk according to claim 1, characterized in that the width of the annular zone of radial extension (24) is between 10 mm.

4. Brake disc according to claim characterized in that the thickness of the annular region of radial extension (24) is less than that of the second track (23) in the friction zone <B> (29). </ B >

5. Brake disc according to claim characterized in that the surface (26) of the annular zone of outwardly oriented extension is recessed relative to the surface (29) the friction zone of the second track (23). Brake disc according to Claim 1, characterized in that the annular zone of radial extension (24) is formed of a ring of circumferentially continuous material. 7. Brake disk according to claim 1, characterized in that the annular zone of radial extension (24) is formed of a plurality of circumferentially distributed elements.