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WO2003044387A1 - Tambour de freinage de masse reduite et a performances augmentees - Google Patents

Tambour de freinage de masse reduite et a performances augmentees Download PDF

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WO2003044387A1
WO2003044387A1 PCT/FR2002/003467 FR0203467W WO03044387A1 WO 2003044387 A1 WO2003044387 A1 WO 2003044387A1 FR 0203467 W FR0203467 W FR 0203467W WO 03044387 A1 WO03044387 A1 WO 03044387A1
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Christelle Fromage
Joël SZYMANSKI
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Renault S.A.S.
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    • F16D2200/0026—Non-ferro
    • F16D2200/003—Light metals, e.g. aluminium

Definitions

  • the present invention relates to a braking system of a motor vehicle.
  • the invention relates more particularly to a rear wheel braking system, of the drum hub type.
  • drums made entirely of aluminum which have the additional disadvantages of a significant increase in the risk of loss of braking on prolonged braking, due to the high temperatures on the aluminum braking track.
  • This technology also has the disadvantages of being expensive due to the need for a large amount of aluminum and the need for a hub bearing, and to present a risk of loss of wheel tightening due to damage. of the connection, between the rim and the drum following the repetition of side impacts to the wheel.
  • the invention provides a braking drum comprising at least one braking track and a heat sink.
  • This device is characterized in that characterized in that characterized in that characterized in that the braking track is carried directly by a wheel hub, by means of a retaining wall, in order to form a one-piece assembly, said assembly being covered at its periphery by a heat sink.
  • the retaining wall is formed near the hub of a base of constant thickness and of a connecting part whose thickness decreases up to the end common to the braking track. .
  • the braking surface is substantially the same thickness as the connecting portion of the wall of 'maintenance.
  • the difference in thickness of the connecting part is a housing for a radial extension of the heat sink.
  • the retaining wall has recesses.
  • the recesses receive complementary shapes extending the heat sink.
  • the heat sink has ribs.
  • the ribs extend regularly in a direction substantially parallel to the axis of the drum. According to a characteristic of the present invention, the ribs have non-rectilinear shapes.
  • the ribs are extended radially along the connecting part.
  • the heat sink is molded on the one-piece assembly.
  • the hub-hoop assembly is made of cast iron.
  • the heat sink is made of aluminum.
  • FIG. 1 is a perspective view of a drum according to the teachings of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a drum according to a second embodiment.
  • the wheel support with integrated brake is a drum 1 made up of a one-piece cast iron assembly 2 and a heat sink 3 made of aluminum.
  • the one-piece assembly 2 consists of an outer cylinder which will carry a braking track 9 and an inner coaxial cylinder constituting a hub 10.
  • the inner diameter of the hub 10 must allow the mounting of bearings around a shaft.
  • the braking track 9 and the hub 10 are joined by a retaining wall 4 substantially perpendicular to their common axis, and joining one of the opposite ends of the elements 9 and 10.
  • This retaining wall 4 has an evolving section which thickens from the outside to the inside of the drum 1, so that a connecting part 5, upper part of the retaining wall 4, and the braking track 9 have a small contact area while a base 6, part of constant thickness of the retaining wall 4, extends over the entire length of the hub 10.
  • a heat sink 3 On the outer surface of the braking track 9 is disposed a heat sink 3 provided with ribs 8.
  • the heat sink 3 extends along the outer surface of the braking track 9 and on the connecting part 5, part of the retaining wall 4 having a depression so that, once the depression coated with aluminum, said dissipator 3 and the base 6 are located in the same plane.
  • the heat sink 3 has ribs 8, regularly arranged in a direction substantially parallel to the axis of the drum 1 and extending radially along the connecting portion 5.
  • the radial extension of the ribs 8 will make it possible to provide, in addition effects such as lightening and improving heat exchange, rigidity at the braking track 9 and its connection with the connecting part 5
  • This arrangement is not restrictive of the invention and it will be understood, for example, that the ribs 8 presented by the aluminum coating 3 may extend only around the periphery of the drum 1.
  • the ribs can have non-rectilinear shapes and different thicknesses in order to optimize heat exchanges with the outside.
  • the inner surface of the hub 10 has two circular grooves intended to accommodate stop means in translation for bearings mounted around the drive shaft.
  • the one-piece cast iron assembly 2 is perforated.
  • the recesses 12 thus produced in the retaining wall 4 in cast iron are replaced by aluminum which both play the role of heat sink and transmit the braking torque.
  • the one-piece assembly 2 is made of cast iron. Aluminum cladding
  • the brake drum as described in the invention therefore allows a reduction in mass compared to traditional solutions. It also allows an improvement in braking performance when emergency braking is repeated in a short period of time, due to the increase in heat dissipation by convection, and by improving transfers. heat in the drum. Thus the risk of loss of braking following prolonged braking is eliminated due to the increase in heat dissipation by convection.
  • a drum of this type also makes it possible to eliminate the risks of loss of tightening of the wheel, due to the production in cast iron of the interface between the rim and the drum, an anticorrosion protection of the drum to jointly respond to problems of longevity and - aesthetics, and finally a possible improvement of the attractiveness of the drum for the customer by a work of design of the visible face of the drum.
  • the advantage of such a system also lies in the cost, which is considerably lower than a disk solution.

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Abstract

Tambour de freinage comprenant au moins une piste de freinage (9) et un dissipateur thermique (3), caractérisé en ce que la piste de freinage (9) est portée directement par un moyeu de roue (10), par l'intermédiaire d'une paroi de maintien (4), afin de former un ensemble monobloc (2), ledit ensemble (2) étant recouvert à sa périphérie par un dissipateur thermique (3).

Description

TAMBOUR DE FREINAGE DE MASSE REDUITE ET A PERFORMANCES AUGMENTEES
La présente invention concerne un système de freinage d'un véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement un système de freinage de- roue arrière, de type tambour moyeu.
Les systèmes de freinage de ce type sont réalisés pour la majorité en fonte. Pour augmenter les performances thermiques d'un tambour en fonte, il est nécessaire soit d'augmenter l'inertie du tambour et ainsi de pouvoir accumuler de la chaleur dans le tambour, soit de favoriser les échanges thermiques vers l'extérieur. Cependant le potentiel d'amélioration des performances de ce produit est limité. D'une part, l'augmentation de l'inertie du tambour entraîne, pour une vitesse donnée, une augmentation sensible de l'énergie cinétique du véhicule à freiner. Ceci induit une augmentation de la consommation en carburant, et donc l'émission de polluant dans l'atmosphère. Par ailleurs, on peut noter que l'augmentation significative des masses non suspendues dégrade la prestation confort de suspension et influe le dimensionnement du train de suspension par augmentation des entrées d'efforts dans ce dernier. D'autre part, le process de fonderie et d'usinage employé ne permet pas d'augmenter significativement la surface d'échange thermique avec l'extérieur, sans un surcoût significatif.
Pour optimiser malgré tout la solution actuelle, certains constructeurs ont industrialisé des tambours en aluminium avec une piste de freinage en fonte déposée comme un insert dans le moule du tambour en' aluminium. La publication GB 2008700 décrit un tel dispositif. Le palier est réalisé en fonte et immobilisé par rapport au corps en aluminium à l'aide des vis de fixation assurant la liaison du tambour et de la jante. Les efforts engendrés au niveau de cette double liaison font courir un risque de perte de serrage de la roue.
D'autres constructeurs ont proposé des tambours entièrement en aluminium qui présentent comme inconvénients supplémentaires une augmentation significative du risque de perte de freinage sur des freinages prolongés, en raison des températures élevées sur la piste de freinage en aluminium. Cette technologie présente également comme inconvénients d'être onéreuse en raison de la nécessité d'une grande quantité d'aluminium et de la nécessité d'un roulement moyeu, et de présenter un risque de perte de serrage de la roue lié à l'endommagement de la liaison, entre la jante et le tambour à la suite de la répétition des chocs latéraux à la roue.
Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un tambour de freinage comportant au moins une piste de freinage et un dissipateur thermique.
Ce dispositif est caractérisé en ce que caractérisé en ce que la piste de freinage est portée directement par un moyeu de roue, par l'intermédiaire d'une paroi de maintien, afin de former un ensemble monobloc, ledit ensemble étant recouvert à sa périphérie par un dissipateur thermique. Selon une caractéristique de la présente invention, la paroi de maintien est formée à proximité du moyeu d'une base d'épaisseur constante et d'une partie de liaison dont l'épaisseur décroît jusqu'à l'extrémité commune à la piste de freinage.
Selon une caractéristique de la présente invention, la piste de freinage est sensiblement de même épaisseur que la partie de liaison de la paroi de ' maintien.
Selon une caractéristique de la présente invention, la différence d'épaisseur de la partie de liaison est un logement pour une prolongation radiale du dissipateur thermique. Selon une caractéristique de la présente invention, la paroi de maintien présente des évidements.
Selon une caractéristique de la présente invention, les évidements reçoivent des formes complémentaires prolongeant le dissipateur thermique. Selon une caractéristique de la présente invention, le dissipateur thermique présente des nervures.
Selon une caractéristique de la présente invention, les nervures s'étendent régulièrement selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour. Selon une caractéristique de la présente invention, les nervures présentent des formes non rectilignes.
Selon une caractéristique de la présente invention, les nervures sont prolongées radialement le long de la partie de liaison.
Selon une caractéristique de la présente invention, le dissipateur thermique est moulé sur l'ensemble monobloc.
Selon une caractéristique de la présente invention, l'ensemble moyeu- frette est réalisé en fonte.
Selon une caractéristique de la présente invention, le dissipateur thermique est réalisé en aluminium.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un tambour conforme aux enseignements de l'invention.
- la figure 2 est une vue en perspective d'un tambour selon un deuxième mode de réalisation. Tel que représenté à la figure 1, le support de roue à frein intégré est un tambour 1 constitué d'un ensemble monobloc en fonte 2 et d'un dissipateur thermique 3 en aluminium.
L'ensemble monobloc 2 est constitué d'un cylindre extérieur qui va porter une piste de freinage 9 et un cylindre coaxial intérieur constituant un moyeu 10. Le diamètre intérieur du moyeu 10 doit permettre le montage de roulements autour d'un arbre. La piste de freinage 9 et le moyeu 10 sont réunis par une paroi de maintien 4 sensiblement perpendiculaire à leur axe commun, et rejoignant une des extrémités en regard des éléments 9 et 10. Cette paroi de maintien 4 présente une section évolutive qui s'épaissit de l'extérieur vers l'intérieur du tambour 1, de telle sorte qu'une partie de liaison 5, partie supérieure de la paroi de maintien 4, et la piste de freinage 9 ont une zone de contact peu étendue alors qu'une base 6, partie d'épaisseur constante de la paroi de maintien 4, vient s'étendre sur toute la longueur du moyeu 10.
Sur la surface extérieure de la piste de freinage 9, est disposé un dissipateur thermique 3 muni de nervures 8. Le dissipateur thermique 3 s'étend le long de la surface extérieure de la piste de freinage 9 et sur la partie de liaison 5, partie de la paroi de maintien 4 présentant une dépression de telle sorte que, une fois la dépression revêtue d'aluminium, ledit dissipateur 3 et la base 6 soient situées dans un même plan.
Le dissipateur thermique 3 présente des nervures 8, disposées régulièrement dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour 1 et se prolongeant radialement le long de la partie de liaison 5. La prolongation radiale des nervures 8 va permettre d'apporter, en plus d'effets tels que l'allégement et l'amélioration des échanges thermiques, une rigidité à la piste de freinage 9 et sa liaison avec la partie de liaison 5 Cette disposition n'est pas restrictive de l'invention et il sera compris, par exemple, que les nervures 8 présentées par le revêtement en aluminium 3 pourront s'étendre uniquement sur le pourtour du tambour 1. De même, il sera compris que les nervures peuvent présenter des formes non rectilignes et des épaisseurs différentes afin d'optimiser les échanges thermiques avec l'extérieur.
La surface intérieure du moyeu 10 présente deux rainures circulaires destinées à loger des moyens d'arrêt en translation de roulements montés autour de l'arbre d'entraînement.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2, l'ensemble monobloc en fonte 2 est ajouré. La piste de guidage 9, toujours réalisée en fonte afin qu'elle ne puisse pas se désolidariser lors de freinages importants du type les freinages en descentes alpines, n'est plus portée par le moyeu 10 que par des bras 11 en fonte. Les évidements 12 ainsi réalisés dans la paroi de maintien 4 en fonte sont remplacés par de l'aluminium qui à la fois jouent le rôle de dissipateur thermique et transmettent le couple de freinage.
L'ensemble monobloc 2 est réalisé en fonte. L'habillage en aluminium
3 est coulé sous pression ou en squeeze casting dans un moule dans lequel ledit ensemble monobloc 2 est placé au préalable comme un insert. Les usinages sont réalisés par la suite.
Le tambour de freinage tel que décrit dans l'invention permet donc une réduction de masse par rapport aux solutions traditionnelles. Il permet de plus une amélioration des performances de freinage lorsque des freinages d'urgences sont répétés dans un court laps de temps, du fait de l'augmentation de la dissipation thermique par convection, et par amélioration des transferts de chaleur dans le tambour. Ainsi les risques de perte de freinage à la suite de freinages prolongés sont éliminés du fait de l'augmentation de la dissipation thermique par convection. Un tambour de ce type permet également l'élimination des risques de perte de serrage de la roue, du fait de la réalisation en fonte de l'interface entre la jante et le tambour, une protection anticorrosion du tambour pour répondre conjointement à des problèmes de longévité et - d'esthétisme, et enfin une amélioration possible de l'attractivité du tambour pour le client par un travail du design de la face visible du tambour. L'intérêt d'un tel système réside aussi dans le coût, notablement inférieur à une solution à disque.
L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tambour de freinage comportant au moins une piste de freinage (9) et un dissipateur thermique (3), caractérisé en ce que la piste de freinage (9) est portée directement par un moyeu de roue (10), par l'intermédiaire d'une paroi de maintien (4), afin de former un ensemble monobloc (2), ledit ensemble (2) étant recouvert à sa périphérie par un dissipateur thermique (3).
2. Tambour de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de maintien (4) est formée à proximité du moyeu (10) d'une base (6) d'épaisseur constante et d'une partie de liaison (5) dont l'épaisseur décroît jusqu'à l'extrémité commune à la piste de freinage (9).
3. Tambour de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la piste de freinage (9) est sensiblement de même épaisseur que la partie de- liaison (5) de la paroi de maintien (6).
4. Tambour de freinage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'épaisseur décroissante de la partie de liaison (5) est un logement pour une prolongation radiale du dissipateur thermique (3).
5. Tambour de freinage selon l'une- des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi de maintien (4) présente des évidements (12).
6. Tambour de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les évidements (12) reçoivent des formes complémentaires prolongeant le dissipateur thermique (3).
7. Tambour de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) présente des nervures (8).
8. Tambour de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les nervures (8) s'étendent régulièrement selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour.
9. Tambour de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les nervures (8) présentent des formes non rectilignes.
lO.Tambour de freinage selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les nervures (8) sont prolongées radialement le long de la partie de liaison (5).
11. Tambour de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) est moulé sur l'ensemble monobloc (2).
12. Support de roue selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble monobloc (2) est réalisé en fonte.
13. Support de roue selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) est réalisé en aluminium.
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