WO2017114870A1 - Dispositif de coulissement et guide de glissement de patin de frein à disque pour réduction du freinage résiduel - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a disc brake pad sliding device for a vehicle, in particular road, arranged to generate a greater force when the pad slides in the direction of tightening than in the direction of loosening.
- This asymmetric resistance is generated for example by an anti-return segment carried by the radial spring of the pad, and which bears in an inclined manner on a surface of the sliding guide, also called “slider” in English terminology or sliding guide, forming a bracing in the tightening direction and a return of energy in the loosening direction.
- This surface state can be produced by asymmetrical deformation of the surface of the guide, and / or by deformable asymmetric relief forming a buttress in one of the directions of displacement.
- the vehicle disc brakes generally comprise a fixed rotating member which covers the disc or rotor on a portion of its periphery. Inside the branches of this stirrup is disposed at least one pair of brake shoes or pads disposed on either side of the disc and facing each other, at two annular braking tracks formed on both sides of the disc. . To carry out the braking, one or more pistons move towards the disk to apply a tightening force which brings the packings of the same pair closer to one another, which causes them to rub on the friction tracks of the disc. and thus cause a tangential support between the pad and the fixed portion in rotation, which tends to slow down the rotation.
- the fittings each have at least one ear, typically a single ear or two ears arranged for example in two locations substantially opposed, each ear sliding in a cavity formed the fixed member.
- This fixed part in rotation is for example the stirrup itself, typically in fixed stirrup assemblies; or for example a yoke attached to the running gear, typically in assemblies stirrup mobile (sliding or floating).
- residual braking that is generated by a friction which remains between the disc and the lining of the pad if it is still in contact with the disc.
- This residual braking is a source of various disadvantages, for example overconsumption, noise, dust emissions.
- the current approach is to reduce the effort required to slide the pad. So the energy required to move the disc pad, transmitted by the disk to the pad, is reduced: the residual torque is reduced.
- a low sliding force also allows the pad to be more free of its movements, it can then come into contact with the disc because of road conditions or driving (lateral acceleration, vibration ... ), or by restitution, generating residual torque.
- An object of the invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art, and in particular to reduce the residual braking time and / or intensity, while maintaining or improve the simplicity and reliability of manufacture and operation. Presentation of the invention
- the invention proposes a sliding device for a disk brake shoe for a vehicle, in particular a road vehicle.
- This disk brake comprises a fixed portion in rotation provided with one or more sliding cavities in each of which a portion of a brake pad moves in an axial direction during a clamping action or loosening of said pad against the brake disc.
- said sliding device comprises a sliding guide arranged to be disposed within said sliding cavity, between the fixed part of the brake and the pad, and comprises at least one sliding surface which comes into contact with the pad or a piece carried by the pad.
- this sliding device is arranged, by frictional cooperation on said sliding surface, to generate a greater resistance force when the pad slides in the direction of tightening than in the direction of loosening.
- the invention thus proposes a sliding device, and in particular a sliding guide slider ("slider" in English terminology), which allows and facilitates the return of the pad by a sliding force at the lowest, equal or similar current performance, but is arranged to generate a greater effort when the pad slides in the other direction that is to say in the direction of tightening.
- obstacles and resistors are deliberately created on the surface of the guide, which are intended to have an effect only in the direction of tightening, or at least to have a greater effect in the direction of the clamping than in the direction loosening.
- This asymmetrical action is performed along the length of the approach stroke and loosening of the pad.
- This guide thus prevents the pad from being able to return to the disk and thus generate nuisances, for example residual braking torque, noise, or premature wear.
- the rotation of the disc forms a boundary layer, which can cause a suction which advances the pad and create an undesirable torque. Because the vibrations facilitate the movement of the pad, this suction can tend to advance the pad to the disc.
- the vibrations even if the movement of the pad is facilitated or even triggered by the vibrations, it will be more in the direction of tightening than in that of loosening, which will tend to limit or cancel this risk of residual braking. Instead of risking to bring the shoe closer, the vibrations will on the contrary have the tendency to move it away and thus to limit the residual braking.
- This asymmetric behavior can be generated by various means, depending on the embodiments.
- the shoe carries a radial spring with non-return, which slides on a sliding surface, typically carried by a sliding guide.
- a segment of this radial spring is planted in the surface on which it slides, and compress when the pad is advanced in the direction of tightening.
- this oriented support can be likened to a very localized asymmetric friction force.
- this segment increases the sliding forces in this direction.
- the compression of this spring segment an besides a restitution effort towards the outside, that is to say in the opposite direction to the one which put it in support, thus in the direction of the loosening, which tends to exclude the pad of the disc.
- the sliding surface of the sliding guide has a so-called asymmetrical surface state which cooperates by friction with the pad or with a part carried by the pad to produce a friction force which is more important in the direction of displacement of the clamping than in that of loosening, and for example:
- - deformable fringe whose elements are of a metal side such as stainless steel, providing a low coefficient of friction, and made of (or covered with) elastomer or rubber (natural or synthetic) of the other side, positioned on the recovery part of the skate.
- the sliding surface with asymmetrical surface state comprises at least (or exclusively) a stop portion of the sliding guide which receives from the pad a tangential support produced by braking and transmits it to the fixed part of the brake to create a braking torque of the vehicle.
- a disk brake comprising a yoke or a yoke fixed in rotation, carrying at least two sliding cavities each provided with a sliding device according to the first embodiment described here, wherein the sliding cavity receives an end or lug of a brake pad carrying the shoe check spring so that its second end cooperates with a portion of the sliding guide which does not receive tangential support. skating.
- a pad spring arranged to produce a pad spring with non-return within a sliding device as set forth herein. and described in more detail as an example
- a disk brake comprising a yoke or a yoke fixed in rotation, carrying at least two sliding cavities to receive an end or ear a brake shoe, in which at least one of said sliding cavities is provided with a sliding guide according to the second embodiment, the asymmetric surface state of which is formed at least on the abutment surface of the guide. sliding, and optionally only on it.
- This sliding guide asymmetric surface is preferably mounted for each of the lugs of the pad, but possibly also only on the side that receives the braking force in forward.
- the invention proposes a method for assembling or repairing such a disc brake, characterized in that it comprises a step of mounting a sliding device as described here, in one or more of said sliding cavities.
- FIGURE 1 is an axial view from the inside of the vehicle, which represents to scale, for an example of a sliding caliper disc brake, a brake pad mounted in the yoke by means of springs and sliding guides according to one or more embodiments of the invention;
- FIGURE 2 is a partial perspective view to scale, which represents an ear of the pad of FIGURE 3, provided with a pad spring, and its position in the sliding guide which corresponds to it on the yoke;
- FIGURE 3 is a scale perspective view showing only the pad of FIGURE 2, in a version with anti-return springs mounted on its ears according to a first embodiment of the invention
- FIG. 4 is a simplified view in axial section along AA, which represents the position and displacement of the pads of FIG. 3 in their sliding guides;
- FIG. 5 is a perspective view which shows a sliding guide with asymmetrical sliding stop surface, mounted in a housing of the yoke, without its pad, to illustrate the operating principle of the invention in a second embodiment of FIG. production ;
- FIGURE 6 is a partial perspective view showing the abutment region of the sliding guide, in an example of a second embodiment with asymmetrical surface condition reliefs in asymmetric trihedrons;
- FIGS. 6a and b are diagrammatic cross-sectional views of the reliefs of the asymmetrical surface state of FIG. 6, in one example with trihedrons produced by a stamping die and respectively with claws made by a marking die; ;
- FIGURE 7 is a partial perspective view showing the abutment region of the sliding guide, in an example of a second embodiment with an asymmetric surface condition by reliefs in fish scales;
- FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view along B-B, which illustrates in greater detail an exemplary structure of a second embodiment of an abutment surface with asymmetric surface state produced by stamping with partial cut-out;
- FIG. 9 is a partial perspective view which represents the abutment region of the sliding guide, in an example of a second embodiment with asymmetric reliefs in the form of fringes cut from a bi-material sheet and extending beyond the thickness. the abutment region;
- FIGS. 10a and b are partial diagrammatic views in tangential section along CC, which illustrate the operating mode of the example of FIG. 9. Description examples of embodiments
- V is the so-called “vertical” direction, that is to say the radial direction relative to the disc and which passes through the middle of the brake position
- - "L” is the axial direction, ie parallel to the axis of rotation of the brake disc.
- FIG. 1 represents an example of a disk brake provided with a stirrup 6 fixed in rotation and sliding in the axial direction on small columns 49 fixed on a yoke 4 which is fixed to the half-train of the vehicle.
- the braking pad 3 mounted in the yoke by two lugs 31, which protrude from its two ends and can move axially each in a sliding cavity 42 of the yoke 4.
- Each of the lugs 31 of the shoe is stabilized in its sliding cavity by a sliding device.
- this sliding device is of the type comprising a shoe spring 2 mounted on the ear, and which slides inside a sliding guide 1 mounted in the sliding cavity of the yoke 4.
- the sliding device comprises a pad spring 2 comprising a blade folded to form a radial spring which, when mounted and under tension, a first end 21 bears on an end 31 of the pad called ear , and a second end 22 bears on a spring sliding surface 12 so as to maintain the pad in contact with the sliding cavity during its displacement DO, Dl.
- the sliding surface 12 is horizontal, ie perpendicular to the vertical, but it is clear that other arrangements are possible on other faces of the sliding cavity.
- FIGURE 3 and FIGURE 4 show an example of a first embodiment of the invention.
- One of the ends of the shoe spring 2 (here the second 22) has a spring bend 221 followed by a segment which ends with two tips 220 which are directed against the spring sliding surface 12 (or, alternatively, against another surface of the sliding cavity).
- the inclination of this segment 221, or at least the bisecting direction of the edge of its tips 220, is directed in a direction F220 which is inclined towards the disc 90, a non-zero angle A220 with respect to a perpendicular to the surface 12 on which it rests, for example between 5 ° and 45 °.
- FIGURES 5 and following illustrate a second group of embodiments in which the sliding guide 1 comprises a sliding surface 11 which has asymmetrical sliding.
- the sliding surface with asymmetrical surface state comprises at least (or exclusively) a stop portion 11 of the sliding guide which receives from the pad 3 a tangential support T3 produced by the braking and transmits it to the fixed part 4 of the brake to create a braking torque of the vehicle.
- the sliding surface provided with an asymmetric effect surface state is the abutment surface 11, in whole or in part.
- this abutment surface 11 of the sliding guide 1 is interposed between an abutment face 32 of the shoe 3, and a facet or abutment shoulder 43 of the yoke, and ensures the recovery by the yoke 4 T3 braking force received from the shoe 3 during braking.
- this abutment surface 11 of the sliding guide 1 co-operates by friction with the abutment face 32 of the shoe 3 to produce a friction force RI and RO respectively, which is more important in the direction of displacement of the clamping Dl than in the direction of the loosening DO, respectively.
- the sliding surface 12 which receives the non-return segment 221 of the slipper spring 2 of the first embodiments is also provided, optionally , with an asymmetrical surface condition, for example according to one of the exemplary structures described herein, the same as the abutment surface 11 or another.
- an asymmetrical surface condition for example according to one of the exemplary structures described herein, the same as the abutment surface 11 or another.
- sliding surface 11 carries asymmetrical reliefs projecting from said surface in a shape having a plurality of spikes 111, 112 (FIGURE 6) and / or inclined reliefs 113, 114 ending by one or more ridges 1140 (FIGURE 7 and FIGURE 8), a majority and preferably all of which are directed in a retention direction DR, not perpendicular to said surface and which deviates from the disk 90.
- This asymmetrical surface state 111, 113, 114 of the sliding surface 11 is for example formed by a plastic deformation of the sliding guide 1, produced on said sliding surface 11 under the effect of at least one die applied under pressure and having a shape complementary to said asymmetrical surface state.
- polyhedra (here trihedra 111) are formed on the sliding surface, here the abutment surface 11, and their tips have a bending direction DR inclined to move away from the disc 90.
- quincunx reliefs here in the form of oval fish flakes but possibly also other shapes, have ridges directed away from the disc 90.
- This stamping can also be achieved by conjugate application, on two opposite sides of a metal sheet forming the sliding surface 11, of at least one pair of matrices substantially complementary to each other so as to form a plurality of reliefs 114 each obtained by a transverse displacement of material without a change in thickness, in particular until opening in the thickness of said sheet gills 1141 which enhance the effectiveness of the edges 1140, as illustrated in FIGURE 8, for example just at the projecting edges of the scales.
- the asymmetrical surface state 112 of the sliding surface 11 can also be achieved by plastic deformation produced on said sliding surface by a marking shape comprising a plurality of reliefs 1120 (or claws), which is applied and moved against said surface in a movement D112 not perpendicular to said surface.
- FIGURE 9 and FIGURE 10a and b illustrate an exemplary embodiment in which the slide surface 11 has , in all or part 13, minus a first material 131 having a first coefficient of friction and a second material 132 having a second coefficient of friction greater than the first coefficient of friction. These materials are distributed and arranged so that the friction of the pad occurs in majority with the first material 131 in the loosening direction DO and in majority with the second material 132 in the direction of the clamping Dl.
- this asymmetric band comprises fringes 130 substantially perpendicular to the abutment surface 11, formed here by tabs folded at 90 °.
- These tongues are cut in a bi-material plate: a first material 131 sliding on the side that rubs when the shoe moves away from the disc 90, for example metallic; and a second more eye-catching material 132 on the side that rubs when the pad approaches D1 of the disk, for example an elastomer.
- This bi-material plate is made for example by gluing two sheets, or by an elastomer coating applied to a metal sheet.
- the sliding surface (here the abutment portion 11) comprises one or more deformable parts 130 whose geometry, under the effect of the pressure received during movement of the pad, has a greater resistance in the direction of the tightening Dl only in the direction of loosening DO.
- the edges 1140 of these tongues bite into the surface 32 of the pad and perform an arching, which creates a stronger resistance RI than the RO created by the simple friction during loosening DO.
- first and second embodiments are here presented as combined with one another. This combination can make it possible to reach a critical threshold of efficiency which is necessary to observe a real decrease in residual braking.
- the asymmetrical surface-state characteristics of the invention are applied to a slider that includes only the slider and no radial spring, or a non-return-biased radial spring.
- the non-return spring characteristics are applied to a sliding device whose sliding guide has no asymmetric surface condition; even that which includes only said anti-return spring, which acts for example directly on a wall of the sliding cavity without an interposed guide.
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Abstract
L'invention se rapporte à un dispositif de coulissement de patin de frein à disque pour véhicule, notamment routier, agencé pour générer un effort plus important quand le patin coulisse dans le sens du serrage que dans le sens du desserrage. Cette résistance asymétrique est générée par exemple par un segment anti retour (221) porté par le ressort radial (2) du patin, et qui appuie de façon inclinée sur une surface (12) du guide de coulissement (1), formant un arc-boutement dans le sens du serrage (D1) et une restitution d'énergie dans le sens du desserrage (D0). Elle est aussi générée par exemple par un état de surface asymétrique du guide de coulissement, de préférence dans sa surface (11) de reprise de l'effort de tangentiel de freinage (T3). Cet état de surface peut être produit par déformation asymétrique de la surface du guide, et/ou par des reliefs asymétriques déformables formant arc-boutement dans l'un (D1) des sens de déplacement.
Description
« Dispositif de coulissement et guide de glissement de patin de frein à disque pour réduction du freinage résiduel »
L'invention se rapporte à un dispositif de coulissement de patin de frein à disque pour véhicule, notamment routier, agencé pour générer un effort plus important quand le patin coulisse dans le sens du serrage que dans le sens du desserrage.
Cette résistance asymétrique est générée par exemple par un segment anti retour porté par le ressort radial du patin, et qui appuie de façon inclinée sur une surface du guide de coulissement, aussi appelé "slider" en terminologie anglo-saxonne ou guide de glissement, formant un arc-boutement dans le sens du serrage et une restitution d'énergie dans le sens du desserrage.
Elle est aussi générée par exemple par un état de surface asymétrique du guide de coulissement, de préférence dans sa surface de reprise de l'effort de tangentiel de freinage. Cet état de surface peut être produit par déformation asymétrique de la surface du guide, et/ou par des reliefs asymétriques déformables formant arc-boutement dans l'un des sens de déplacement.
Etat de la technique
Les freins à disque de véhicule comprennent généralement un organe fixe en rotation qui coiffe le disque ou rotor sur une portion de sa périphérie. A l'intérieur des branches de cet étrier est disposée au moins une paire de patins ou garnitures de freinage disposées de part et d'autre du disque et se faisant face, au niveau de deux pistes de freinage annulaires formées sur les deux faces du disque. Pour réaliser le freinage, un ou plusieurs pistons se déplacent vers le disque pour appliquer un effort de serrage qui rapproche l'une de l'autre les garnitures d'une même paire, ce qui les amène à frotter sur les pistes de frottement du disque et ainsi provoquer un appui tangentiel entre le patin et la partie fixe en rotation, ce qui tend à ralentir la rotation . Sur leur périphérie, les garnitures sont dotées chacune d'au moins une oreille, typiquement une seule oreille ou deux oreilles disposées par exemple en deux emplacements sensiblement
opposés, chaque oreille coulissant dans une cavité ménagée l'organe fixe. Cet partie fixe en rotation est par exemple l'étrier lui-même, typiquement dans des montages à étrier fixe ; ou par exemple une chape fixée au train roulant, typiquement dans des montages à étrier mobile (coulissant ou flottant).
Dans les freins à disque aussi bien « à étrier fixe » que « à étrier coulissant » avec chape, et telles que décrit dans les documents respectivement US20130068573 et FR3005127, il est connu d'interposer des guides de glissement à l'intérieur des cavités afin de faciliter la translation des garnitures de freinage au sein de la cavité de l'organe fixe, en minimisant les frottement. Lors du freinage, l'appui des garnitures sur l'organe fixe est alors transmis par les guides de glissement qui subissent une compression dans le sens de leur épaisseur.
A l'issue d'un freinage, il peut se subsister un freinage "résiduel", c'est à dire engendré par un frottement qui subsiste entre le disque et la garniture du patin si celle-ci est encore en contact avec le disque. Ce freinage résiduel est source de divers inconvénients, par exemple surconsommation, bruits, émissions de poussières.
Pour réduire le couple de freinage résiduel, la démarche actuelle est de réduire les efforts nécessaires à faire coulisser le patin. Donc l'énergie nécessaire pour écarter le patin du disque, transmise par le disque au patin, est réduite : le couple résiduel est réduit. Cependant, on note qu'un faible effort de coulissement permet aussi au patin d'être plus libre de ses mouvements, il peut alors revenir en contact avec le disque à cause des conditions de route ou de conduite (accélération latérale, vibration...), ou par restitution, générant du couple résiduel.
D'autres solutions ont été proposées, par exemple par les documents US2013001024 et US2016076611 qui proposent d'utiliser un ressort d'écartement pour repousser le patin, en appui et respectivement en traction.
Un but de l'invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, et en particulier de diminuer le freinage résiduel en durée et/ou en intensité, tout en maintenant ou amélioration la simplicité et la fiabilité de fabrication et de fonctionnement.
Exposé de l'invention
L'invention propose un dispositif de coulissement pour patin d'un frein à disque pour véhicule, notamment routier. Ce frein à disque comprend une partie fixe en rotation munie d'une ou plusieurs cavités de coulissement dans chacune desquelles une partie d'un patin de frein se déplace selon une direction axiale lors d'une action de serrage ou de desserrage dudit patin contre le disque de frein. De préférence, ledit dispositif de coulissement comprend un guide de coulissement agencé pour être disposé au sein de ladite cavité de coulissement, entre la partie fixe du frein et le patin, et comprend au moins une surface de coulissement qui vient en contact avec le patin ou une pièce portée par le patin.
Selon l'invention, ce dispositif de coulissement est agencé, par coopération de frottement sur ladite surface de coulissement, pour générer un effort de résistance plus important quand le patin coulisse dans le sens du serrage que dans le sens du desserrage.
L'invention propose ainsi un dispositif de coulissement, et en particulier un guide de coulissement de patin ("slider" en terminologie anglaise), qui permet et facilite le retour du patin par un effort de coulissement au plus faible, de façon égale ou similaire aux performances actuelles, mais est agencé pour générer un effort plus important quand le patin coulisse dans l'autre sens c'est à dire dans le sens du serrage.
Comme on le comprend, des obstacles et résistances sont volontairement créés sur la surface du guide, qui sont prévus pour avoir un effet uniquement dans le sens du serrage, ou au moins pour avoir un effet plus important dans le sens du serrage que dans le sens du desserrage.
Cette action asymétrique s'effectue sur la longueur de la course d'approche et de desserrage du patin.
Ce guide empêche ainsi le patin de pouvoir revenir vers le disque et donc de générer des nuisances, par exemple couple résiduel de freinage, bruit, ou usure prématurée.
Comme il a été constaté par les inventeurs, la rotation du disque forme une couche limite, qui peut provoquer une aspiration laquelle fait avancer le patin et créer un couple indésirable. Du fait que les vibrations
facilitent le déplacement du patin, cette aspiration peut tendre à faire avancer le patin vers le disque.
Grâce à l'invention, même si le déplacement du patin est facilité voire déclenché par les vibrations, il le sera plus dans le sens du serrage que dans celui du desserrage, ce qui tendra à limiter ou annuler ce risque de freinage résiduel. Au lieu de risquer de rapprocher le patin, les vibrations vont au contraire avoir tendance à l'éloigner et donc à limiter le freinage résiduel.
Ce comportement asymétrique peut être généré par différents moyens, selon les modes de réalisation.
Selon un premier mode de réalisation du dispositif de coulissement, le patin porte un ressort radial avec anti-retour, qui glisse sur une surface de glissement, typiquement portée par un guide de coulissement. Un segment de ce ressort radial vient se planter dans la surface sur laquelle il glisse, et se comprimer quand le patin est avancé dans le sens du serrage. Dans ce mode de réalisation, cet appui orienté peut être assimilé à une force de frottement asymétrique très localisée.
Une fois mis en appui et coincé sur cette surface de glissement, ce segment augmente les efforts de coulissement dans ce sens. La compression de ce segment de ressort an outre un effort de restitution vers l'extérieur, c'est à dire dans le sens opposé à celui qui l'a mis en appui, donc dans le sens du desserrage, ce qui tend à écarter le patin du disque.
Selon un deuxième groupe de modes de réalisation, que la surface de coulissement du guide de coulissement présente un état de surface, dit asymétrique, qui coopère par frottement avec le patin ou avec une pièce portée par le patin pour produire un effort de frottement qui est plus important dans le sens de déplacement du serrage que dans celui du desserrage, et par exemple :
- réalisation du guide de coulissement en une matière portant à sa surface des reliefs non symétriques et anti-retour, par exemple de type écailles de poisson, ou autres textures qui présente un faible coefficient de friction dans un sens, et élevé dans l'autre sens.
- réalisation du guide de coulissement en une matière avec des reliefs, progressifs dans la direction du recul patin, plus agressifs dans le sens d'avancée du patin.
- frange déformable, dont les éléments sont d'un coté en métal tel que de l'acier inoxydable, fournissant un faible coefficient de frottement, et réalisées en (ou recouvertes de) élastomère ou de caoutchouc (naturel ou synthétique) de l'autre côté, positionné sur la partie de reprise d'effort du patin.
De préférence, la surface de coulissement avec état de surface asymétrique comprend au moins (voire exclusivement) une partie de butée du guide de coulissement qui reçoit de la part du patin un appui tangentiel produit par le freinage et le transmet à la partie fixe du frein pour créer un couple de freinage du véhicule.
Ces modes de réalisation sont avantageusement combinés entre eux, de différentes façons possibles.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un frein à disque comprenant un étrier ou une chape fixe en rotation, portant au moins deux cavités de coulissement munie chacune d'un dispositif de coulissement selon le premier mode de réalisation exposé ici, dans lequel la cavité de coulissement reçoit une extrémité ou oreille d'un patin de frein portant le ressort anti-retour de patin de façon à ce que sa deuxième extrémité vienne coopérer avec une partie du guide de coulissement qui ne reçoit pas l'appui tangentiel du patin.
Selon un aspect de l'invention, mise en œuvre dans son premier mode de réalisation, il est aussi proposé un ressort de patin agencé pour réaliser un ressort de patin avec anti-retour au sein d'un dispositif de coulissement tel qu'exposé ici et décrit plus en détail à titre d'exemple
Optionnellement, il est proposé un tel frein à disque dans lequel le patin de frein porte le ressort anti-retour de patin de façon à ce que sa deuxième extrémité vienne coopérer avec une partie du guide de coulissement qui présente un état de surface asymétrique.
Selon encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un frein à disque comprenant un étrier ou une chape fixe en rotation, portant au moins deux cavités de coulissement pour recevoir une extrémité ou oreille
d'un patin de frein, dans lequel au moins l'une desdites cavités de coulissement est munie d'un guide de coulissement selon le deuxième mode de réalisation dont l'état de surface asymétrique est réalisé au moins sur la surface de butée du guide de coulissement, et optionnellement uniquement sur elle. Ce guide de coulissement à état de surface asymétrique est de préférence monté pour chacune des oreilles du patin, mais possiblement aussi seulement sur celle du côté qui reçoit l'effort de freinage en marche avant.
Encore selon un autre aspect, l'invention propose un procédé d'assemblage ou de réparation d'un tel frein à disque, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de montage d'un dispositif de coulissement tel qu'exposé ici, dans une ou plusieurs desdites cavités de coulissement.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Liste des figures
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :
- la FIGURE 1 est une vue axiale depuis le côté intérieur du véhicule, qui représente à l'échelle, pour un exemple de frein à disque à étrier coulissant, un patin de freinage monté dans la chape au moyen de ressorts et de guides de coulissement, selon un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention ;
- la FIGURE 2 est une vue partielle en perspective à l'échelle, qui représente une oreille du patin de la FIGURE 3, munie d'un ressort de patin, et sa position dans le guide de coulissement qui lui correspond sur la chape ;
- la FIGURE 3 est une vue en perspective à l'échelle qui représente uniquement le patin de la FIGURE 2, dans une version avec des ressorts à anti-retour montés sur ses oreilles selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la FIGURE 4 est une vue simplifiée en coupe axiale selon A-A, qui représente la position et le déplacement des patins de la FIGURE 3 dans leurs guides de coulissement ;
- la FIGURE 5 est une vue en perspective qui représente un guide de coulissement avec surface de butée à glissement asymétrique, monté dans un logement de la chape, sans son patin, pour illustrer le principe de fonctionnement de l'invention dans un second mode de réalisation ;
- la FIGURE 6 est une vue partielle en perspective qui représente la région de butée du guide de glissement, dans un exemple de second mode de réalisation avec état de surface asymétrique par reliefs en trièdres asymétriques ;
- les FIGURE 6a et b sont des vues schématiques en coupe des reliefs de l'état de surface asymétrique de la FIGURE 6, dans un exemple avec des trièdres réalisée par une matrice d'estampage et respectivement avec des griffes réalisées par une matrice de marquage ;
- la FIGURE 7 est une vue partielle en perspective qui représente la région de butée du guide de glissement, dans un exemple de second mode de réalisation avec état de surface asymétrique par reliefs en écailles de poisson ;
- la FIGURE 8 est une vue partielle schématique en coupe tangentielle selon B-B, qui illustre plus en détail un exemple de structure d'un second mode de réalisation d'une surface de butée avec état de surface asymétrique réalisée par estampage avec découpe partielle ;
- la FIGURE 9 est une vue partielle en perspective qui représente la région de butée du guide de glissement, dans un exemple de second mode de réalisation avec des reliefs asymétriques en forme de franges découpées dans une feuille bi-matériaux et dépassant de l'épaisseur de la région de butée ;
- les FIGURE 10a et b sont des vues partielles schématiques en coupe tangentielle selon C-C, qui illustrent le mode de fonctionnement de l'exemple de la FIGURE 9.
Description exemples de modes de réalisation
Dans la présente, les directions dans l'espace sont illustrées aux figures et repérées comme suit :
- "T" est la direction tangentielle à la rotation du disque,
- "V" est la direction dite "verticale", c'est à dire la direction radiale par rapport au disque et qui passe par le milieu de la position du frein
- "L" est la direction axiale, c'est à dire parallèle à l'axe de rotation du disque de frein.
La FIGURE 1 représente un exemple de frein à disque muni d'un étrier 6 fixe en rotation et coulissant dans la direction axiale sur des colonnettes 49 fixées sur une chape 4 qui est fixée au demi-train du véhicule. Le patin de freinage 3 monté dans la chape par deux oreilles 31, qui dépassent de ses deux extrémités et peuvent se déplacer axialement chacune dans une cavité de coulissement 42 de la chape 4.
Chacune des oreilles 31 du patin est stabilisée dans sa cavité de coulissement par un dispositif de coulissement.
Dans le présent exemple, ce dispositif de coulissement est du type comprenant un ressort de patin 2 monté sur l'oreille, et qui coulisse à l'intérieur d'un guide de coulissement 1 monté dans la cavité de coulissement de la chape 4.
Le principe de base d'un tel dispositif de coulissement est exposé par exemple dans le document FR 3 005 127.
Comme illustré en FIGURE 2, le dispositif de coulissement comprend un ressort de patin 2 comprenant une lame repliée pour former un ressort radial dont, lorsqu'il est monté et sous tension, une première extrémité 21 prend appui sur une extrémité 31 du patin appelé oreille, et une deuxième extrémité 22 vient en appui sur une surface de glissement de ressort 12 de façon à maintenir le patin au contact de la cavité de coulissement au cours de son déplacement DO, Dl . Dans le présent exemple, la surface de glissement 12 est horizontale, c'est à dire perpendiculaire à la verticale, mais il est clair que d'autres dispositions sont possibles sur d'autres faces de la cavité de coulissement.
Les FIGURE 3 et FIGURE 4 présentent un exemple de premier mode de réalisation de l'invention. L'une des extrémités du ressort de patin 2 (ici la deuxième 22) présente 221 un coude formant ressort suivi d'un segment qui se termine par deux pointes 220 qui sont dirigées contre la surface de glissement de ressort 12 (ou, alternativement, contre une autre surface de la cavité de coulissement). L'inclinaison de ce segment 221, ou au moins la direction bissectrice de l'arête de ses pointes 220, est dirigée selon une direction F220 qui est inclinée vers le disque 90, d'un angle non nul A220 par rapport à une perpendiculaire à la surface 12 sur laquelle il s'appuie, par exemple entre 5° et 45°.
Dans le sens du serrage, c'est à dire d'un déplacement vers le disque selon la flèche Dl, cet appui mord dans la surface 12 contre laquelle il a lieu et produit un effet de cliquet et/ou d'arc-boutement qui présente une composante axiale FAR, plus importante que dans le sens inverse DO.
Les FIGURE 5 et suivantes illustrent un deuxième groupe de modes de réalisation dans lequel le guide de coulissement 1 comprend une surface de coulissement 11 qui présente un glissement asymétrique.
De préférence, comme illustré dans les présents exemples, la surface de coulissement avec état de surface asymétrique comprend au moins (voire exclusivement) une partie de butée 11 du guide de coulissement qui reçoit de la part du patin 3 un appui tangentiel T3 produit par le freinage et le transmet à la partie fixe 4 du frein pour créer un couple de freinage du véhicule.
Dans ces exemples, la surface de coulissement munie d'un état de surface à effet asymétrique est la surface de butée 11, en tout ou partie. Dans un montage de ce type, cette surface de butée 11 du guide de coulissement 1 est interposée entre une facette de butée 32 du patin 3, et une facette ou un épaulement de butée 43 de la chape, et assure la reprise par la chape 4 de l'effort de freinage T3 reçus depuis le patin 3 lors du freinage. Dans ces exemples, cette surface de butée 11 du guide de coulissement 1 coopère par frottement avec la facette de butée 32 du patin 3 pour produire un effort de frottement RI et respectivement RO, qui est
plus important dans le sens de déplacement du serrage Dl que respectivement dans le sens du desserrage DO.
Bien que le détail n'en soit pas illustré sur les figures, et de façon non obligatoire, la surface de glissement 12 qui reçoit le segment anti-retour 221 du ressort de patin 2 des premiers modes de réalisation est aussi prévue, de manière optionnelle, avec un état de surface asymétrique, par exemple selon l'un des exemples de structures décrits ici, le même que la surface de butée 11 ou un autre. Bien que la pression reçue par la surface de glissement 12 soit moins forte que celle reçue par la surface de butée 11, la présence de cet état de surface asymétrique renforce l'action du segment anti-retour 221 et améliore ainsi son efficacité.
Dans les exemples illustrés en FIGURE 6 à FIGURE 8, surface de coulissement 11 porte des reliefs asymétriques qui dépassent de ladite surface selon une forme présentant une pluralité de pointes 111, 112 (FIGURE 6) et/ou de reliefs inclinés 113, 114 se terminant par une ou des arêtes 1140 (FIGURE 7 et FIGURE 8), dont une majorité et de préférence la totalité sont dirigées dans une direction de retenue DR, non perpendiculaire à ladite surface et qui s'écarte du disque 90.
Cet état de surface asymétrique 111, 113, 114 de la surface de coulissement 11 est par exemple réalisé par une déformation plastique du guide de coulissement 1, produite sur ladite surface de coulissement 11 sous l'effet d'au moins une matrice appliquée sous pression et présentant une forme complémentaire audit état de surface asymétrique.
Par exemple en FIGURE 6a, des polyèdres (ici des trièdres 111) sont formés sur la surface de coulissement, ici la surface de butée 11, et leurs pointes présentent une direction bissectrice DR inclinée pour s'éloigner du disque 90.
En FIGURE 7, par exemple, des reliefs en quinconces, ici en forme d'écaillés de poisson ovales mais possiblement aussi d'autres formes, présentent des arêtes dirigées pour s'éloigner du disque 90.
Cet estampage peut aussi être réalisé par application conjuguée, sur deux faces opposées d'une feuille métallique formant la surface de coulissement 11, d'au moins une paire de matrices sensiblement
complémentaires entre elles de manière à former une pluralité de reliefs 114 obtenus chacun par un déplacement transversal de matière sans changement d'épaisseur, notamment jusqu'à ouvrir dans l'épaisseur de ladite feuille des ouïes 1141 qui renforcent l'efficacité des arêtes 1140, comme illustré en FIGURE 8, par exemple juste au bords saillant des écailles.
L'état de surface asymétrique 112 de la surface de coulissement 11 peut aussi être réalisé par une déformation plastique produite sur ladite surface de coulissement sous l'effet d'une forme de marquage comprenant une pluralité de reliefs 1120 (ou griffes), qui est appliquée et déplacée contre ladite surface en un mouvement D112 non perpendiculaire à ladite surface.
En plus ou à la place de l'état de surface asymétrique décrit plus haut pour la surface de coulissement (11 ou 12), les FIGURE 9 et FIGURE 10a et b illustrent un exemple de mode de réalisation dans lequel la surface de coulissement 11 présente, en tout ou partie 13, moins un premier matériau 131 présentant un premier coefficient de frottement et un deuxième matériau 132 présentant un deuxième coefficient de frottement plus important que le premier coefficient de frottement. Ces matériaux sont répartis et disposés de façon à ce que le frottement du patin se produise en majorité avec le premier matériau 131 dans le sens du desserrage DO et en majorité avec le deuxième matériau 132 dans le sens du serrage Dl .
Dans le présent exemple, il s'agit d'une bande axiale 13 disposée entre l'épaulement 43 de la chape 4 et la partie de butée 32. Cette bande asymétrique comprend des franges 130 sensiblement perpendiculaires à la surface de butée 11, formées ici par des languettes repliées à 90°. Ces languettes sont découpée dans une plaque bi-matériaux : un premier matériau 131 glissant du côté qui frotte lorsque le patin s'éloigne DO du disque 90, par exemple métallique ; et un deuxième matériau plus accrocheur 132 du côté qui frotte lorsque le patin se rapproche Dl du disque, par exemple un élastomère. Cette plaque bi-matériau est réalisée par exemple par collage de deux feuilles, ou par une enduction d'élastomère appliquée sur une feuille métallique.
Alternativement ou en combinaison, la surface de coulissement (ici la partie de butée 11) comprend une ou plusieurs parties déformables 130 dont la géométrie, sous l'effet de la pression reçue lors déplacement du patin, présente une résistance plus importante dans le sens du serrage Dl que dans le sens du desserrage DO. Il s'agit par exemple des reliefs 114 de la FIGURE 8, qui sont suffisamment détachés lors de l'estampage pour former des languettes qui peuvent se déformer sous la pression du patin. Dans le sens Dl du serrage, les arêtes 1140 de ces languettes viennent mordre dans la surface 32 du patin et réalisent un arc-boutement, ce qui crée une résistance RI plus forte que celle RO créée par le simple frottement lors du desserrage DO.
On notera que les premier et deuxième modes de réalisation sont ici présentés comme combinés entre eux. Cette combinaison peut permettre d'atteindre un seuil critique d'efficacité qui est nécessaire pour constater une réelle diminution du freinage résiduelle.
Ils peuvent cependant aussi être mis en œuvre séparément l'un de l'autre. Par exemple, dans certaines variantes, les caractéristiques d'état de surface asymétrique de l'invention sont appliquées à un dispositif de coulissement qui ne comprend que le guide de coulissement et aucun ressort radial, ou un ressort radial sans anti-retour. Dans d'autres variantes de l'invention, les caractéristiques de ressort anti-retour sont appliquées à un dispositif de coulissement dont le guide de coulissement ne présente pas d'état de surface asymétrique ; voire même qui ne comprend que ledit ressort anti retour, lequel agit par exemple directement sur une paroi de la cavité de coulissement sans guide interposé.
On notera aussi que l'invention s'applique de la même façon au cas d'un frein à étrier fixe. Dans ce cas, la partie du frein qui est fixe en rotation et porte les cavités de coulissement est alors directement l'étrier lui-même.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Nomenclature
1 guide de coulissement (slider)
2 ressort de patin avec anti-retour, formant ressort radial de patin
3 patin
4 chape
11 surface de butée du guide
12 surface de glissement du guide, recevant le ressort de patin
13 région de languettes/franges de retenue dans la partie de butée 21 première extrémité du ressort
22 deuxième extrémité du patin
30 plaque du patin
31 oreille du patin
39 matériau de garniture du patin
41 surface de butée de la chape
42 cavité de coulissement ménagée dans la chape
90 disque
111 reliefs de retenue en polyèdre (trièdre)
112 reliefs de retenue en griffes
113 arêtes de retenue en écailles de poisson (e.g . en surface)
114 arêtes de retenue en déplacement d'épaisseur
130 languettes/franges de retenue
131 languettes à faible coefficient de friction
132 languettes à fort coefficient de friction
220 arête du segment anti retour du patin
221 segment anti retour du ressort de patin (au bout de la deuxième extrémité)
1120 matrice de marquage
1140 ouïes/ouvertures en limites d'arêtes
32 facette de butée du patin
AR angle d'incidence du segment anti-retour
D0, Dl déplacement (au desserrage, respectivement au serrage)
DR direction de retenue des pointes ou arêtes
F23 effort vertical de maintien/plaquage de l'oreille de patin contre la cavité de coulissement
FAR effort incliné du segment anti retour par arc-boutement contre la surface de glissement
FR effort asymétrique de retenue produit par l'anti retour, i.e.
composante axiale de FAR
R0, RI réaction / effort de retenue (au desserrage, respectivement au serrage)
T3 effort tangentielle au freinage
Claims
1. Dispositif de coulissement (1, 2) pour patin (3) d'un frein à disque (9) pour véhicule, notamment routier,
ledit frein à disque comprenant une partie fixe en rotation (4) munie d'une ou plusieurs cavités de coulissement (42) dans chacune desquelles une partie (31) d'un patin de frein se déplace selon une direction axiale (DO, Dl) lors d'une action de serrage ou de desserrage dudit patin contre le disque de frein (90), ladite partie fixe en rotation (4) recevant de la part du patin un appui tangentiel (T3) pour créer un couple de freinage du véhicule, ledit dispositif de coulissement comprenant un guide de coulissement (1) agencé pour être disposé au sein de ladite cavité de coulissement (42), entre la partie fixe (4) du frein et le patin (3), et comprend au moins une surface de coulissement (11, 12) qui vient en contact avec le patin (3) ou une pièce (2) portée par le patin,
ledit dispositif de coulissement étant caractérisé en ce qu'il est agencé, par coopération de frottement sur ladite surface de coulissement, pour générer un effort de résistance plus important (RI, respectivement RO) quand le patin coulisse dans le sens du serrage (Dl) que dans le sens du desserrage (DO).
2. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant au moins un ressort de patin (2), dit anti-retour, comprenant une lame repliée pour former un ressort radial dont, lorsqu'il est monté et sous tension, une première extrémité (21) prend appui sur une partie (31) du patin et une deuxième extrémité (22) vient en appui sur une surface de glissement de ressort (12), de façon à maintenir le patin au contact de la cavité de coulissement au cours de son déplacement (DO, Dl),
caractérisé en ce que l'une (22) desdites extrémité dudit ressort de patin (2) se termine (221) par une pointe ou une arête (220) qui vient en contact (F220) contre la surface de glissement de ressort (12) selon une direction qui est inclinée (A220) par rapport à la perpendiculaire, produisant ainsi dans le sens du serrage (Dl) un effet de cliquet et/ou d'arc-boutement
qui cause une résistance au glissement (FAR, RI) supplémentaire par rapport à la résistance (RO) existant dans le sens du desserrage (DO).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de coulissement (11, 12) du guide de coulissement (1) présente un état de surface, dit asymétrique, qui coopère par frottement avec le patin (3) ou avec une pièce (2) portée par le patin pour produire un effort de frottement (RI, respectivement RO) qui est plus important dans le sens de déplacement du serrage (Dl) que dans celui du desserrage (DO).
4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de coulissement (11) porte des reliefs asymétriques qui dépassent de ladite surface selon une forme présentant une pluralité de pointes (111, 112) et/ou d'arêtes (113, 114), dont une majorité sont dirigées dans une direction (DR) non perpendiculaire à ladite surface et qui s'écarte du disque (90).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la surface de coulissement (11) porte au moins un premier matériau (131) présentant un premier coefficient de frottement et un deuxième matériau (132) présentant un deuxième coefficient de frottement plus important que le premier coefficient de frottement, et en ce que lesdits matériaux sont répartis et disposés de façon à ce que le frottement du patin se produise en majorité avec le premier matériau (131) dans le sens du desserrage (DO) et en majorité avec le deuxième matériau (132) dans le sens du serrage (Dl).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la surface de coulissement (11) porte une ou plusieurs parties déformables (130) dont la géométrie, sous l'effet de la pression reçue lors déplacement du patin, présente une résistance plus importante dans le sens du serrage (Dl) que dans le sens du desserrage (DO).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la surface de coulissement avec état de surface asymétrique comprend au moins une partie de butée (11) du guide de coulissement ( 1) qui reçoit de la part du patin (3) un appui tangentiel (T3) produit par le freinage et le transmet à la partie fixe (4) du frein pour créer un couple de freinage du véhicule.
8. Ressort de patin (2) agencé pour réaliser un ressort de patin antiretour au sein d'un dispositif de coulissement (1, 2) selon la revendication 2.
9. Frein à disque comprenant un étrier (6) ou une chape (4) fixe en rotation, portant au moins deux cavités de coulissement (42) munies chacune d'un dispositif de coulissement (1, 2) selon la revendication 2, chacune recevant une extrémité ou oreille (31) d'un patin de frein (31) portant le ressort anti-retour de patin (2) de façon à ce que sa deuxième extrémité (22, 221) vienne coopérer avec une partie (12) du guide de coulissement (1) qui ne reçoit pas l'appui tangentiel (T3) du patin.
10. Frein à disque comprenant un étrier (6) ou une chape (4) fixe en rotation, portant au moins deux cavités de coulissement (42) munies chacune d'un dispositif de coulissement (1, 2) selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 3 à 6, recevant chacune une extrémité ou oreille (31) d'un patin de frein (3) portant le ressort anti- retour (2) de patin de façon à ce que sa deuxième extrémité (22, 221) vienne coopérer avec une partie (12) du guide de coulissement (1) qui présente un état de surface asymétrique.
11. Frein à disque comprenant un étrier (6) ou une chape (4) fixe en rotation, portant au moins deux cavités de coulissement (42) pour recevoir une extrémité ou oreille d'un patin de frein, au moins l'une desdites cavités de coulissement étant munie d'un guide de coulissement (1) agencé pour former un dispositif de coulissement selon la revendication 7.
12. Procédé d'assemblage ou de réparation d'un frein à disque comprenant une partie fixe en rotation (4) munie d'une ou plusieurs cavités de coulissement (42) dans chacune desquelles une partie (31) d'un patin de frein (3) se déplace selon une direction axiale (Dl, respectivement DO) lors d'une action de serrage ou de desserrage dudit patin contre le disque de frein (90),
caractérisé en ce qu'il comprend une étape de montage d'un dispositif de coulissement (1, 2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans une ou plusieurs desdites cavités de coulissement.
13. Procédé de fabrication d'un dispositif de coulissement (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de réalisation de l'état de surface asymétrique (111, 113, 114) de la surface de coulissement (11) par une déformation plastique produite sur ladite surface de coulissement sous l'effet d'au moins une matrice appliquée sous pression et présentant une forme complémentaire audit état de surface asymétrique.
14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la déformation plastique est réalisée par application conjuguée, sur deux faces opposées d'une feuille métallique formant la surface de coulissement (11), d'au moins une paire de matrices sensiblement complémentaires entre elles de manière à former une pluralité de reliefs (114) obtenus chacun par un déplacement transversal de matière sans changement d'épaisseur, notamment jusqu'à ouvrir des ouïes (1141) dans l'épaisseur de ladite feuille.
15. Procédé de fabrication d'un dispositif de coulissement selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de réalisation de l'état de surface asymétrique (112) de la surface de coulissement (11) par une déformation plastique produite sur ladite surface de coulissement sous l'effet d'une forme de marquage comprenant une pluralité de reliefs (1120), qui est appliquée et déplacée contre ladite surface en un mouvement non perpendiculaire à ladite surface.
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| FR3046443A1 (fr) | 2017-07-07 |
| FR3046445B1 (fr) | 2020-04-03 |
| FR3046445A1 (fr) | 2017-07-07 |
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