FR2833668A1 - Disc brake for industrial use has circular pads that rotate as they are applied - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne d'une manière générale les freins à disque pour usage industriel. The present invention relates generally to disc brakes for industrial use.
De tels freins comportent généralement deux patins destinés à coopérer avec les faces latérales d'un disque sous l'action de moyens de manoeuvre. Such brakes generally comprise two pads intended to cooperate with the lateral faces of a disc under the action of maneuvering means.
Les patins comprenant une garniture de friction, celle-ci est amenée à s'user et les débris d'usure sont générateurs de bruit lorsqu'ils ne sont pas complètement évacués, et ce d'autant plus que le jeu disque-garnitures est faible, hors freinage, voir nul comme c'est le cas dans les freins à disque destinés par exemple au contrôle de giration des nacelles d'éoliennes, le frein n'étant jamais desserré complètement dans une telle application. The pads comprising a friction lining, this is caused to wear and the wear debris generate noise when they are not completely removed, and this all the more that the disc-lining play is low. , except braking, see zero as is the case in disc brakes intended for example to control the gyration of the nacelles of wind turbines, the brake never being fully released in such an application.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients. The present invention aims to avoid these drawbacks.
Selon l'invention, un frein à disque pour usage industriel comporte au moins deux patins destinés à coopérer avec les faces latérales d'un disque sous l'action de moyens de manoeuvre, et est caractérisé par le fait que chaque patin est de forme circulaire et guidé en sorte de pouvoir tourner autour de son axe. According to the invention, a disc brake for industrial use comprises at least two pads intended to cooperate with the lateral faces of a disc under the action of actuating means, and is characterized in that each pad is of circular shape and guided so that it can rotate around its axis.
Avantageusement, deux patins au moins sont prévus d'un même côté du disque, chaque patin étant adapté à coopérer, en freinage, avec une butée transversale. Advantageously, at least two pads are provided on the same side of the disc, each pad being adapted to cooperate, under braking, with a transverse stop.
De préférence, chaque patin comprend une plaquette supportant une garniture de friction, et c'est la plaquette qui est de forme circulaire et guidée à rotation. Preferably, each shoe comprises a plate supporting a friction lining, and it is the plate which is circular in shape and guided in rotation.
Avantageusement, les moyens de manoeuvre sont du type hydraulique et comprennent des pistons montés coulissant dans des alésages cylindriques ; il y a autant de pistons, et donc d'alésages cylindriques, que de patins ; les alésages cylindriques définissent avec les pistons des chambres hydrauliques destinées à recevoir un fluide hydraulique mis en pression pour le freinage du disque. Advantageously, the maneuvering means are of the hydraulic type and comprise pistons mounted to slide in cylindrical bores; there are as many pistons, and therefore cylindrical bores, as there are pads; the cylindrical bores define, with the pistons, hydraulic chambers intended to receive a hydraulic fluid pressurized for braking the disc.
Avantageusement, les patins sont reçus dans des portées cylindriques, dont le diamètre est égal, au jeu de montage près, à celui des patins, lesdites portées cylindriques constituant des moyens de guidage à rotation desdits patins et les butées transversales de freinage. Advantageously, the pads are received in cylindrical bearings, the diameter of which is equal, apart from the mounting clearance, to that of the pads, said cylindrical bearings constituting means for guiding the rotation of said pads and the transverse braking stops.
De préférence, les alésages cylindriques sont prolongés au delà des pistons par les portées cylindriques, de diamètre égal ou supérieur à celui des Preferably, the cylindrical bores are extended beyond the pistons by the cylindrical bearings, of diameter equal to or greater than that of the
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pistons, recevant les plaquettes, lorsque chaque patin comprend une plaquette supportant une garniture de friction, les portées cylindriques ayant un diamètre égal, au jeu de montage près, à celui des plaquettes, et constituant les moyens de guidage à rotation desdites plaquettes et les butées transversales de freinage. pistons, receiving the pads, when each pad comprises a pad supporting a friction lining, the cylindrical bearing surfaces having an equal diameter, apart from the mounting clearance, to that of the pads, and constituting the means for rotationally guiding said pads and the stops transverse braking.
Avantageusement, les alésages cylindriques et les portées cylindriques ont un axe commun. Advantageously, the cylindrical bores and the cylindrical bearings have a common axis.
De préférence, la face de frottement des patins est munie de rainures réparties circonférentiellement en étant tangentes à un cercle de faible rayon et débouchant à leur périphérie. Preferably, the friction face of the pads is provided with grooves distributed circumferentially by being tangent to a circle of small radius and opening at their periphery.
Avantageusement, les plans des faces de frottement des patins sont inclinées par rapport aux faces de frottement du disque, les faces de frottement des patins étant plus éloignées des faces de frottement du disque à la périphérie de celui-ci que vers le centre de celui-ci. Advantageously, the planes of the friction faces of the pads are inclined with respect to the friction faces of the disc, the friction faces of the pads being more distant from the friction faces of the disc at the periphery thereof than towards the center of the latter. this.
En variante, les faces de frottement du disque sont en biseau ; le disque est moins épais à sa périphérie que vers son centre. As a variant, the friction faces of the disc are beveled; the disc is thinner at its periphery than at its center.
Avantageusement, les alésages cylindriques sont ménagés dans un étrier chevauchant le disque. Advantageously, the cylindrical bores are formed in a stirrup overlapping the disc.
De préférence, l'étrier est fixe par rapport à un support fixe. Preferably, the stirrup is fixed relative to a fixed support.
En variante, l'étrier est monté coulissant, parallèlement au plan du disque, sur un support fixe par l'intermédiaire de glissières. As a variant, the stirrup is slidably mounted, parallel to the plane of the disc, on a fixed support by means of slides.
De préférence, des moyens d'immobilisation, par exemple une clavette, immobilisent l'étrier par rapport au support après réglage de sa position. Preferably, immobilization means, for example a key, immobilize the stirrup relative to the support after adjusting its position.
Avantageusement, les patins sont en deux pièces entre lesquelles est disposée une matière élastique qui les assemble. Advantageously, the pads are in two parts between which is arranged an elastic material which assembles them.
De préférence, la matière élastique est adaptée à coopérer radialement avec la portée cylindrique dans laquelle elle est logée lorsqu'une forte pression de freinage est appliquée aux patins. Preferably, the elastic material is adapted to cooperate radially with the cylindrical seat in which it is housed when a high braking pressure is applied to the pads.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des modes de réalisation représentés sur les dessins annexés. To better understand the object of the invention, we will now describe, by way of example, purely illustrative and not limiting, embodiments shown in the accompanying drawings.
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Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un frein à disque selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un patin de freinage ; - la figure 3 est un schéma montrant une variante de frein à disque selon l'invention ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 et représente une autre variante ; - la figure 5 est une vue en perspective partielle d'un frein à disque selon l'invention montrant un montage coulissant de l'étrier ; - la figure 6 est une vue en coupe partielle d'une variante de patin de freinage selon l'invention ; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 montrant ledit patin sous forte charge. In these drawings: - Figure 1 is a partial sectional view of a disc brake according to the invention; - Figure 2 is a perspective view of a brake shoe; - Figure 3 is a diagram showing a variant of disc brake according to the invention; - Figure 4 is a view similar to Figure 3 and shows another variant; - Figure 5 is a partial perspective view of a disc brake according to the invention showing a sliding mounting of the caliper; - Figure 6 is a partial sectional view of a variant of the brake shoe according to the invention; - Figure 7 is a view similar to Figure 6 showing said pad under heavy load.
En se reportant à la figure 1, on voit un frein à disque partiellement représenté en coupe ; un frein à disque étant bien connu en lui-même, il suffit d'indiquer qu'un disque 10 à freiner reçoit de part et d'autre des patins de freinage 11,12, 13 et 14 destinés à être appliqués, pour son freinage, sur ses deux faces latérales, par des moyens de manoeuvre actionnables à volonté. Referring to Figure 1, we see a disc brake partially shown in section; a disc brake being well known in itself, it suffices to indicate that a disc 10 to be braked receives on each side braking pads 11, 12, 13 and 14 intended to be applied, for its braking , on its two lateral faces, by maneuvering means that can be actuated at will.
Ici, ces moyens de manoeuvre sont du type hydraulique et comprennent des pistons 21,22, 23 et 24 montés coulissant dans des alésages cylindriques 31,32, 33, et 34 ; les alésages cylindriques 31,32, 33 et 34, dans lesquels les pistons 21,22, 23 et 24 coulissent à étanchéité, les joints d'étanchéité n'ayant pas été représentés sur cette figure, définissent avec lesdits pistons 21,22, 23 et 24 des chambres hydrauliques 41,42, 43 et 44 destinées à recevoir un fluide hydraulique mis en pression pour le freinage du disque 10. Here, these operating means are of the hydraulic type and include pistons 21, 22, 23 and 24 mounted to slide in cylindrical bores 31, 32, 33, and 34; the cylindrical bores 31, 32, 33 and 34, in which the pistons 21, 22, 23 and 24 slide to seal, the seals not having been shown in this figure, define with said pistons 21, 22, 23 and 24 of the hydraulic chambers 41, 42, 43 and 44 intended to receive a pressurized hydraulic fluid for braking the disc 10.
Les alésages cylindriques 31,32, 33 et 34 sont prolongés par des portées cylindriques 51,52, 53 et 54 recevant les patins de freinage 11,12, 13 et 14 prévus de forme circulaire ; le diamètre interne des portées cylindriques 51,52, 53 et 54 est égal, au jeu de montage près, au diamètre externe des patins de freinage 11,12, 13 et 14. ici, les portées cylindriques 51,52, 53 et 54 sont d'un diamètre supérieur à celui des alésages 31,32, 33 et 34. The cylindrical bores 31, 32, 33 and 34 are extended by cylindrical bearings 51, 52, 53 and 54 receiving the brake pads 11, 12, 13 and 14 provided in a circular shape; the internal diameter of the cylindrical bearings 51.52, 53 and 54 is equal, apart from the mounting clearance, to the external diameter of the brake pads 11, 12, 13 and 14. here, the cylindrical bearings 51.52, 53 and 54 with a diameter greater than that of bores 31, 32, 33 and 34.
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Ainsi, les portées cylindriques 51,52, 53 et 54 guident à rotation les patins de freinage 11,12, 13 et 14. Comme on le comprend aisément, la mise en rotation desdits patins de freinage est réalisée par la différence des vitesses des points des patins qui sont, d'une part, le plus éloignés de l'axe de rotation du disque 10, et d'autre part, le moins éloignés dudit axe. Thus, the cylindrical bearings 51, 52, 53 and 54 guide the brake pads 11, 12, 13 and 14 in rotation. As is easily understood, the rotation of said brake pads is achieved by the difference in the speeds of the points. pads which are, on the one hand, the most distant from the axis of rotation of the disc 10, and on the other hand, the least distant from said axis.
Il est également possible de favoriser cette mise en rotation. It is also possible to promote this rotation.
Selon la figure 2, des rainures 115 sont creusées dans la face de frottement d'un patin 111 ; ces rainures 115, ici au nombre de trois, sont réparties circonférentiellement en étant tangentes à un cercle de faible rayon centré sur l'axe du patin 111 ; les rainures 115 débouchent à la périphérie de celui-ci ; on peut dire que les rainures 115 ne s'étendent pas radialement mais presque ; ces rainures 115 créent une composante tangentielle qui fait tourner le patin 111 ; par ailleurs, toute la surface du disque au droit du patin 111 est balayée et les poussières et débris sont évacués via les rainures 115. According to FIG. 2, grooves 115 are hollowed out in the friction face of a shoe 111; these grooves 115, here three in number, are distributed circumferentially by being tangent to a circle of small radius centered on the axis of the shoe 111; the grooves 115 open at the periphery thereof; we can say that the grooves 115 do not extend radially but almost; these grooves 115 create a tangential component which rotates the shoe 111; moreover, the entire surface of the disc in line with the pad 111 is scanned and the dust and debris are removed via the grooves 115.
Selon la figure 3, la rotation des patins est favorisée par inclinaison de l'axe des pistons et patins par rapport à l'axe du disque 10 à freiner ; plus précisément, les plans des faces de frottement des garnitures de friction sont inclinées par rapport aux faces de frottement du disque 10, cette inclinaison étant telle que les faces de frottement des garnitures de friction sont plus éloignées des faces de frottement du disque 10 à la périphérie de celui-ci que vers le centre de celui-ci ; ainsi, la pression d'application des patins sur le disque 10 est plus forte dans leur partie proche de l'axe du disque 10 et il résulte une composante tangentielle plus grande qu'à la périphérie, provoquant leur rotation. According to FIG. 3, the rotation of the pads is favored by tilting the axis of the pistons and pads relative to the axis of the disc 10 to be braked; more precisely, the planes of the friction faces of the friction linings are inclined relative to the friction faces of the disc 10, this inclination being such that the friction faces of the friction linings are more distant from the friction faces of the disc 10 at the periphery of it only towards the center of it; thus, the application pressure of the pads on the disc 10 is higher in their part close to the axis of the disc 10 and this results in a greater tangential component than at the periphery, causing them to rotate.
Un effet analogue est obtenu en inversant les structures : sur la figure 4, l'axe du disque à freiner 110 et les axes des pistons et patins sont parallèles mais les faces de frottement du disque 110 sont en biseau, le disque 110 étant plus épais à sa périphérie que vers son centre ; bien entendu, l'inverse est possible, le disque étant alors moins épais à sa périphérie que vers son centre. A similar effect is obtained by reversing the structures: in FIG. 4, the axis of the disc to be braked 110 and the axes of the pistons and pads are parallel but the friction faces of the disc 110 are bevelled, the disc 110 being thicker at its periphery than towards its center; of course, the reverse is possible, the disc then being thinner at its periphery than towards its center.
Sur la figure 1, on voit que deux patins, 11-13 d'une part, et 12-14 d'autre part, sont prévus de chaque côté du disque 10 ; grâce à cette disposition, les efforts sont mieux répartis, chaque patin appliquant l'effort de retenue sur la portée cylindrique qui lui est associée. In Figure 1, we see that two pads, 11-13 on the one hand, and 12-14 on the other hand, are provided on each side of the disc 10; thanks to this arrangement, the forces are better distributed, each shoe applying the retaining force on the cylindrical surface which is associated with it.
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Selon cette même figure, on voit que les patins et les pistons sont portés par des étriers ; dans la forme décrite et représentée, les patins 11,12 et leurs pistons associés 21,22 sont portés par un étrier 61 dans lequel sont creusés les alésages cylindriques 31,32 et les portées cylindriques 51,52 ; de la même façon, les patins 13,14 et leurs pistons associés 23,24 sont portés par un étrier 62 dans lequel sont creusés les alésages cylindriques 33,34 et les portées cylindriques 53,54. According to this same figure, it can be seen that the pads and the pistons are carried by stirrups; in the form described and shown, the pads 11, 12 and their associated pistons 21, 22 are carried by a stirrup 61 in which the cylindrical bores 31, 32 and the cylindrical bearings 51, 52 are hollowed out; in the same way, the pads 13,14 and their associated pistons 23,24 are carried by a stirrup 62 in which are hollowed the cylindrical bores 33,34 and the cylindrical bearings 53,54.
Bien entendu, les étriers 61,62 pourraient être faits d'une seule pièce et constituer un étrier monobloc ; des étriers individuels tels que les étriers 61,62 facilitent l'implantation du frein à disque et permet diverses combinaisons en fonction du couple de freinage nécessaire. Of course, the stirrups 61, 62 could be made in one piece and constitute a monobloc stirrup; individual calipers such as calipers 61,62 facilitate the installation of the disc brake and allow various combinations depending on the braking torque required.
Les étriers 61,62 peuvent être fixes. The brackets 61,62 can be fixed.
Pour faciliter leur mise en place, on préfère qu'ils soient mobiles. To facilitate their installation, it is preferred that they be mobile.
Ainsi, la figure 5 montre un étrier 161 monté coulissant sur un support 10 fixe ; l'étrier 161 devant chevaucher le disque, il est monté coulissant parallèlement au plan du disque, c'est-à-dire globalement radialement. Thus, Figure 5 shows a bracket 161 slidably mounted on a fixed support 10; the stirrup 161 having to overlap the disc, it is slidably mounted parallel to the plane of the disc, that is to say generally radially.
Ici, le montage coulissant est réalisé par l'intermédiaire d'une queue d'aronde 101 ménagée sur le support 100 et coopérant avec un logement 102 de forme complémentaire prévue dans l'étrier 161 ; bien entendu, après réglage en position de l'étrier 161 par rapport au disque à freiner, l'étrier 161 est immobilisé par rapport au support 100. ici, cette immobilisation est obtenue en insérant une clavette 103 entre la queue d'aronde 101 et le logement 102. Here, the sliding assembly is carried out by means of a dovetail 101 formed on the support 100 and cooperating with a housing 102 of complementary shape provided in the stirrup 161; of course, after adjusting the position of the caliper 161 relative to the brake disc, the caliper 161 is immobilized relative to the support 100. here, this immobilization is obtained by inserting a key 103 between the dovetail 101 and housing 102.
Comme on le voit, le frein à disque selon l'invention est simple, robuste, fiable, et d'encombrement réduit. Par ailleurs, l'évacuation des débris d'usure est optimale, la mise en place sur site est facile, ainsi que son montage et démontage. As can be seen, the disc brake according to the invention is simple, robust, reliable, and of reduced bulk. In addition, the evacuation of wear debris is optimal, the installation on site is easy, as well as its assembly and disassembly.
L'invention prévoit également d'empêcher les patins de se déplacer radialement dans leur logement lorsque la pression de freinage dépasse une certaine valeur. The invention also provides for preventing the pads from moving radially in their housing when the braking pressure exceeds a certain value.
Sur la figure 6, un seul patin 112 est représenté, d'un côté du disque à freiner, ainsi que son piston associé et sa portée cylindrique 152 avec laquelle le patin 112 est amené à coopérer en freinage. In FIG. 6, a single pad 112 is shown, on one side of the disc to be braked, as well as its associated piston and its cylindrical bearing surface 152 with which the pad 112 is brought to cooperate under braking.
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Ici, le patin 112 est en deux pièces 112A, 112B entre lesquelles est disposée une couche 112C en matière élastique, qui s'étend bien entendu parallèlement au plan du disque à freiner, et qui assemble axialement les deux pièces 112A, 112B. Here, the shoe 112 is in two parts 112A, 112B between which is disposed a layer 112C of elastic material, which of course extends parallel to the plane of the disc to be braked, and which axially assembles the two parts 112A, 112B.
A l'état de repos ou lorsqu'une faible pression de freinage est appliquée au patin 112, la matière élastique 112C ne déborde pas latéralement par rapport au patin 112 en sorte qu'elle est à distance de la paroi de la portée cylindrique 152, figure 6 ; lorsqu'une forte pression de freinage est appliquée au patin 112, la matière élastique 112C, fortement comprimée, déborde jusqu'à toucher la portée cylindrique 152, empêchant alors le patin 112 de se déplacer radialement, figure 7, dans la portée cylindrique 152, voir de battre dans son logement ; une telle disposition protège de l'usure (fretting corrosion) les organes mécaniques, tels que engrenages et transmission liés mécaniquement au disque. In the rest state or when a low braking pressure is applied to the shoe 112, the elastic material 112C does not extend laterally relative to the shoe 112 so that it is at a distance from the wall of the cylindrical seat 152, Figure 6; when a high braking pressure is applied to the shoe 112, the elastic material 112C, highly compressed, overflows until it touches the cylindrical surface 152, then preventing the shoe 112 from moving radially, FIG. 7, in the cylindrical surface 152, see beating in his home; such an arrangement protects against mechanical wear (fretting corrosion), such as gears and transmission mechanically linked to the disc.
La pièce 112A est choisie parmi les garnitures à coefficient de frottement élevé ; la pièce 112B peut être une garniture à faible coefficient de frottement ou un support métallique. The part 112A is chosen from the linings with a high coefficient of friction; the part 112B can be a gasket with a low coefficient of friction or a metal support.
Claims (19)
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WO2011044961A1 (en) * | 2009-10-12 | 2011-04-21 | Stromag Wep Gmbh | Disk brake for an azimuth drive of a wind turbine |
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2001
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