Brevet FR2893105A1 — publié le 20070511

Description Cette invention technique est la solution pour un systeme de freinage. Il est l'un des systemes les plus importants sur le véhicule et directement responsable de l'arrêter du véhicule (la sécurité dynamique du véhicule). Il est principalement conçu pour être utilise sur des véhicules à moteur au lieu des freins à tambour classiques ou des freins à disque classiques. Traditionellement les freins, ont été utilise et sont aujourd'hui, toujours, en service notamment les freins à tambour classiques et les freins à disque classiques. Pour mieux comprendre l'importance de cette invention technique, nous allons regarder et essayer de comprendre comment ils fonctionnent (les freins à tambour classiques et les freins à disque classiques) et essayer de voir où les deux systèmes ont échoué. Freins (fonctionnement) Pour montrer la différence entre les freins à tambour classiques et les freins à disque nous devons comprendre que les deux systemes de freinage fonctionnent sur même principe pour arrêter le véhicule. Cela est le principe de friction et de chaleur. Pendant le freinage il y a contact entre le tambour (ou le disque) et les patins de frein (ou les garnitures de frein) . Le freinage ralentit la roue ou arrête finalement produisant la chaleur comme sous-produit. La rapidité a laquelle la roue peut être arrêtée dépend de plusieurs facteurs: comme le le poids du véhicule, la force de freinage et la surface totale de freinage sur le freins. Aussi il dépend de quelle (acon et comment est efficace le système qui transforme la rotation de la roue en chaleur et à quelle rapidité cette chaleur peut être évacuée des composants du frein. C' est là où commence la différence principale entre les freins à tambour classiques et les freins à disque en service aujourd'hui. C'est aussi le point ou nous allons mettre notre invention pour fournir les freins efficaces. Freins à tambour ;(caractéristiques et principale faiblesse) Parmi les systemes de freinage il y a les freins à tambour classiques. Ils se sont appelés les freins à tambour, parce que le logement (où est situé :La surface freinante) est dans la forme de tambour et tourne avec la roue. A l'intérieur il y u une paire de patins de frein, qui, quand la pédale a été appuyee, pousse les patins de frein contre la surface freinante et arrête la roue. Le liquide de frein ést utilise pour transférer le mouvement de la pédale dans le mouvement de patins de frein. Les patins de frein sont faits à partir du materiel de friction, resistant a la chaleur. Ce systeme de freinage a été approuvé en service et se montré très reconnaissant. Mais ce système a une grande faiblesse. Avec l'intensité de freinage élevée, les freins à tambour perdent de leur efficacité (ex quand le véhicule obtiennent vers le bas de la colline et le véhicule est chargé, avec des freinages répétés). Cet effondrement de frein ést le résultat de la surchauffe du tambour. Les freins à tambour sont opératifs tan qu'ils peuvent absorber la chaleur produite au ralentissement des roues du véhicules. Du moment que des composants de frein sont surchauffés, ils perdent leur capacité a arréter le véhicule. 1/10 Freins à disque ;(caractéristiques et principale faiblesse) Bien que les freins à disque fonctionent sur le même principe pour arrêter le véhicule, principe de friction et de la chaleur, sa conception est supérieure e les freins à tambour classiques. Au lieu de cela qui les ccmlposants principaux sont dans le logement en métal, les freins à la disque utilisent le disque et l'étrier pour arrêter la rotation de la roue. Ils sont en constant contact avec le jet d'air. A la intérieur de l'étrier du frein on trouve les deux garnitures de frein, une de chaque côté du disque de frein qui pincent le disque quand nous appuyons la pédale de frein. Dans ce système, aussi, liquide de frein transfere le mouvement de la pédale de frein e un mouvement des garnitures de frein. Mais au lieu des freins à tambour où la chaleur a été accumulée à l'intérieur du tambour pendant le freinage intense, le disque est complètement exposé à un jet d'air. Cette exposition au jet d'air refrodit constamment le disque, réduit la possibilité de venir surchauffe ou de l'effondrement du frein. La faiblesse principale des freins à disque est la taille du disque (taille de la surface de frein). Il est limité avec la taille de la jante. Pour augmenter la capecite de freinage, les dimensions du disque et de la jante devraient etre accrues. La deuxieme faiblesse principale est une production chère qui affecte directement le prix du véhicule (produit). Ce sont des problèmes difficiles a résoudre de facon classique, conventionnelles, en utilisent lr à disque classiques. en utilisent des méthodes tambour classique et les freins Solution de L' invention et avance des est appliquée, sans augmente r un mélange de la faiblesse observée du véhicule (quand il il est possible d'augmenter la surface freinante le diamètre du tambour). L' invention technique est freins a tambour et de freins à disque. Le tambour problème technique, ici décrite, résout caractéristiques de sécurité et les patins de frein ont été pris des freins à tambour de frein que les garnitures de freinage sur le système de frein e disque classique. Notification : Calculé pour les freins pour la jante en aluminium 16". Le tambour a deux possibilités, il peut etre fait comme tambour Typ 1 ou tambour Typ Premier, Typ 1 est le tambour de plaque seul (4) où les deux surface de freinage (4A) et (4B) sont incorporés dans la meme, plaque homogene. Il pourrait être perforé ou non perforé. La seconde, Tire? 2 est le tambour sandwich avec le e été gris des freins à disque classiques. caractéristiques principales de cette invention. En disque classique est meilleur que le système de frein a classiques et l'étrier Ce sont là les comparant le frein technique, (avec la tambour-disque, cette invention de tambour que le disque aéré, de la surface invention pour 35% de supplimenntaires en surface de freinage sur freinage de tambour que (ou le systeme de freinage tambour classique) et cette dimension de diamètre de technique e 20% en moins de poids 35% supple.rnentaires de surface de me me de freinage de disque, et les patins 2/10 rotor intégré (4R) entre deux surfaces de freinage (4A1) et (4B1). Les surfaces de freinage sont incorporées dans des plaques différentes. Les plaques sont séparées par le rotor (4R), qui aspire de l'air, donc il permet une amelioration du refroidissement. Sur les figures 6 et 7 on trouve le tambour de Typ 2. Le tambour de (4) pour les deux tambours Typ 1 et Typ 2, est le type ouvert, aere (constamment exposé à l'air). Il pourrait être perforé sur la surface de freinage (pour ameliorer évacuation de la chaleur). Le tambour pourrait être également sans trous sur la surface de freinage (non perforée). Tout dépend de intensité de freinage necessaire au véhicule (s'il est necessaire que le tambour soit refroidi plus). Le porteur du tambour etait fait avec les trous pour réduire le poids du tambour et pour permettre le refroidissement.La ventilation est alors très efficace. Tout ces détail augmentent la capacité de freinage au comparaisson au frein a disque classique, ou au les freins à tambour classique. La surface avant du tambour etait très grande et elle etait en contact permanent l'air. La ventilation est également augmentée avec des ouvertures sur le poussoir d'étrier flottant et sur le patin de frein externe et sur le patin de frein interne. L'invention sur ce tambour est qu'il y a deux surfaces de freinage, la surface de freinage extérne (4A) et la surface de freinage intérne (4B) comme il est illustre sur la figure 5. Il pourrait être plusieurs solution technique pour le porteur de tambour avec le différent nombre des tangs (il pourrait être ou plus). Tout dépend de la solution technique de la jante. Invention technique (Fonctionnement) Pendant le freinage, par le liquide des freins, la force de freinage est distribuée du cylindre de frein aux patins de frein comme suit: le piston de frein (1K) situé sur l'étrier flottant (1) opprime directement le patin de frein intérne (3), puis le patin de frein intérne se déplace de facon linéaire par rapport a 1'etrier flottant de frein (1), de facon radial par rapport au tambour (4), vers le centre du tambour a la surface de freinage interne(4E). Pendant le freinage il vient à un contact entre la pièce dépensable du patin de frein intérieur et la surface de freinage intérne. L'étrier flottant (1) se déplace de facon radiale par rapport au tambour. L'étrier flottant se déplace sous la force freinante de la manière opposée à une direction de piston de frein (1K) et opprime la surface de freinage externe (4A), et donc il vient à un freinage traite similaire comme avec les freins à disque classiques. 11 y a la deuxième version de l'invention technique, illustrée sur la figure 11, avec l'étrier fixe (1) et le deux cylindre de fonctionnement (1A) et (1B). Ils fonctionnent sur les deux surface de freinage, surface de freinage extérne (4A) et surface de freinage intérne (4B). Les pistons de frein sont directement impliqués pour pousser des patins de frein externes (2) et patins de frein iritérnes (3) . Ils sont faits à partir du materiel qui peut fournir la stabilité nécessaire pendant le freinage (acier travaillé ou une alliage d'aluminium approprie). Il est possible d'utiliser plus de deux cylindres de 3/10 fonctionnement (quatre ou même six ou huit). il dépend de la taille de la jante (roue). Par exemple pour des autobus ou des camions ou des véhicules lourds, quatre ou six ou huit sont nécessaires. L'étrier (1) est fixe sur le porteur d'étrier (5) et tous les deux sont fixes sur l'axe de la roue. L' étrier est fixe par rapport au tambour (4). Pendant le freinage, les deux cylindres agissent sur les deux pistons de frein (1KB) et (1K_) poussent en meure temps sur le patin de frein externe (2) et le patin de frein interne (3), et ils oppriment la surface de freinage externe (4A) et la surface de freinage interne (4B) et fait ralentit la roue. La longueur du mouvement du piston (1KB) et du piston (1K?) est égale a l'épaisseur de la pièce dépensable du patin de frein externe (D2B)+ 2mm, et épaisseur de pièce dépensable du patin de frein intérieur (D3B) + 2mm. Cette solution est un peu plus chère mais elle est très appropriée, quand il faut des forces de freinage très fortes. Notification La figure 11 est marquée différemment et elle devrait être examinee indépendamment des autres figures. Figures Les figures suivantes montrent les deux versions de la présente invention technique. Les figures sont dénommes Nkl et Mk2. Le intitulees signe Mkl sur les figures représente la version avec l'étrier flottant et un cylindre dre ~- -Ie e etle signe Mk2 represente la version avec l'etrier fixe et deux cylindres (la solution possible avec plus de deux cylindres). Figure 1 montre fonctionnement trier flottant le cylindre de Figure 2 illustre le patin de frein externe Figure 3 illustre le patin de frein interne Figures 4 et 5 illustrent le tambour Typ 1, le tambour de plaque seul. Les deux surfaces de freinage (4A) et (4E) sont incorporées sur une plaque lïomogéne et elle pourrait être perforée ou non. Figures 6 et 7 illustrent le tambour Typ 2, le tambour sandwich avec le rotor (4R) intégré entre deux surfaces de freinage (4A1) et (4B1). Des surfaces de freinage sont icorporees dans des plaques différentes. Des plats sont séparés avec le rotor (4R), qui aspire l'air, donc il vient a un meilleur refroidissement). Figure 8 illustre le porteur d'étrier flottant (le secteur B n'est pas défini parce qu'il dépend de la manière est dont résolue la fixation du porteur d'étrier flottant à un axe de roue et elle est différente d'un véhicule a l'autre et elle dépend du producteur de véhicules. Figures 9 et 10 illustre l'ensemble des éléments mentionnés dans la vraie taille pour la jante en aluminium de 16 "et pour un 411 0 tambour de 280mm de diametre. Figure 11 illustre l'ensemble de la deuzieme version possible avec l'étrier de frein fixe et deux cylindres de fonctionnement et il est marque avec Mk2. Description technique L' invention technique est composée de cinq éléments principaux (l'étrier flottant (1) a le cylindre de fonctionnement comme sous l'element dessus): étrier flottant avec le cylindre fonctionnement (1) patin de frein externe (2) patin de frein intérieur (3) tambour (4) porteur d'étrier flottant (5) Description des principaux éléments L' étrier flottant avec le cylindre de fonctionnement (1) est l'un des éléments mobiles. II glisse sur le porteur flottant d'étrier (5), radialement par rapport au tambour (4) . Le corps du flottant d'étrier est fait à partir de l'acier travaillé profilé de facon a fournir la stabilité de l'élément sous la charge mécanique (statique et dynamique). Sur la face frontale de l'étrier flotant est situé le poussoir (1P). Pendant le freinage le poussoir opprime directement le patin de frein externe (2), et en meme temps par le patin de freinage externe oprimme le tambour (4). A l'arrière de l'étrier flottant est situé le cylindre de fonctionnement (1E). L'étrier flottant (1) glisse sur les surfaces de glissement [(5A), (5B) et (5C)] situées sur le porteur d'étrier flottant (5). L'étrier flottant a trois glisseurs (1S), (lSl) et (132). L'étrier flottant est fixe provisoirement à un porteur de flottant d'étrier par des glisseurs. L'étrier flottant glisse sur trois glisseurs par rapport au porteur d'étrier flottant. Sur les surfaces de glissement externes de l'étrier flottant (lb) glisse le patin de frein intérieur (3) . La longueur de glissement de l'étrier flottant (1) placé sur le porteur d'étrier flottant (5) est le mouvement efficace de patins de frein (x). Le mouvement effectif des patins de frein (x) est egal à l'épaisseur de la pièce dépensable du patin de frein externe (D2B) et à l'épaisseur de la pièce dépensable du patin de frein intérieur (D3B) + 4mm. Le poussoir sur l'étrier flottant a deux trous de forme specifique (ID), pour réduire le poids total et pour augmenter l'évacuation de la. chaleur.. I1 est conçu de facon a ne pas diminuer les caractéristiques mécaniques de l'élément mentionné. Le patin de frein externe (2) est l'élément qui agit directement occupé dans la freinage et il se compose de la pièce dépensable du patin de frein (2B) et le porteur de forme specifique en metal (2A). La partie dépensable est faite à partir de plusieurs pièces, dépensables fait a partir de materiel de friction (pour prendre plus facilement la forme du tambour). Le porteur de forme 5/lo est fait à partir de l'acier travaillé faite par l'étrier flottant (1) pendant partie en metal du patin de frein externe il dispose aslope, qui fixent le patin de frein flottant. Ils ne laissent pas le patin de vers le bas pendant le freinage. La surface externe du patin de frein (2) est égale a 1/4 de la surface de freinage externe du tambour (4A). Sur le patin de frein externe il y a deux trous (ID) ,de forme spécifique, pour réduire le poids total et pour une meilleure évacuation de la chaleur, conçu manière a ne pas diminuer les caractéristiques mécaniques l'élément mentionné. Le patin de frein intérieur (3) est le deuxième élément qui agit directement lors du freinaqe et il se compose de la pièce dépensable du patin de frein (3B). La partie dépensable est faite à partir de plusieurs pièces fait a partir de materiel de friction, dépensables (pour prendre plus facile ment la forme du tambour) et de porteur en métal de forme spécifique (3A) fait à partir d'acier travaillé pour soutenir des pressions faites, par le cylindre de fonctionnement (1C), pendant le freinage. Deum sorties intérieures incorpores dans le patin de frein intérieur sont en contact direct avec l'étrier flottant. Les sorties intérieures (3F) sont les pièces qui fixent le patin de frein intérne sur l'étrier flottant et c'est ce qui permet au patin de frein intérne de se déplacer linéairement par rapport a l'étrier flottant et radialement par rapport au tambour. Les sorties intérieures empêchent en même temps le patin de frein intérieur de glisser vers le bas pendant le freinage. La surface intérieure du patin de frein (3) est égale a 1/4 de la surface intérne du freinage du tambour (4B) . Sur le patin de frein intérieur il y a deux trous de forme spécifique (3D) pour réduire le poids total et pour une meilleure évacuation de la chaleur, conçu de manière a ne pas diminuer les caractéristiques mécaniques de l'élément mentionné. Le tambour (4) est le type ouvert, ventile automatiquement avec des trous intégrés sur tout la surface de freinage pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur pendant le freinage. Le tambour peut être également sans trous sur la surface de freinage et cela dépend de quelle intensité de freinage est prévue pour le véhicule et si le refroidissement additionnel est vraiment nécessaire. Le tambour peut être fait comme fondu (l'élément seul) ou être soudé. Le tambour soudé se composent du corps de porteur du tambour (sert également à soutenir la roue) et de la partie de tambour (les surfaces freinantes sont là-dessus). Le tambour peut être fait dans deux variantes Typ 1 et Typ 2. La première version Typ 1 représente le tambour de plaque seul (4) où les deux surfaces de freinage (4A) et (4B) sont faits sur une même, plaque homogène. Il pourrait être perforé ou non perforé. La deuxième version Typ 2 représente le tambour de sandwich avec rotor intégré (4R) entre deux surfaces de freinage (4A1) et (4BI). Des surfaces de freinage sont incorporées sur de plaques différentes. Les plaques sont séparées par le rotor. (4R), qui aspire de l'air, donc spécifique en métal (2A) pour soutenir la pression le freinage. Sur la y a deux sorties (2C) externe sur l'étrier frein externe glisser de de 6/10 ameliore le refroidissement. Les figures 6 et 7 représentent le tambour Typ 2. Le porteur d'étrier flottant (5) est fait à partir d'acier travaillé et sert de soutient a l'étrier flottant (1). L'étrier flottant glisse sur le porteur flottant d'étrier pendant le freinage. Le porteur flottant d'étrier est conçu comme un corps géométrique complexe pour mettre l'étrier flottant avec le cylindre de fonctionnement dans la bonne position par rapport àu tambour de frein (4). Notification: Il est laisse pour déterminer la dernière partie du porteur d'étrier flottant. Chaque constructeur d'automobile peut decider comment il va fixer le porteur d'étrier flottant sur l'axe de roue. Sous element sur l'étrier flottant, le cylindre de fonctionnement (1E) est conçu très simplement et il est consistue d'un cylindre avec un piston. Le piston (1K) pousse directement sur le patin de frein intérieur (3) a la surface intérieure de frein (4A) et il permet le freinage. La longueur de mouvement de piston (1K) est un mouvement efficace de piston (y). Elle est égale à l'épaisseur des pièces dépensables du patin rie frein intérne et du patin de frein externe (D2B + D3B) + 4mm. L'invention technique est principalement conçue pour l'usage sur tout type de véhicules à moteur, des automobiles, des autobus, des camions et potentiellement il peut être utilise sur les trains et dans l'industrie aeronautique. Notification : Les dimensions de cette invention technique doivent être proportionnées à toutes les forces qui peuvent apparaître. Les dimensions sont. déterminées par degré de sécurité, obtenues après un calcul, donc il est concu pour la sécurité maximale, pour toute la charge, statique et dynamique, qui peut apparaître pendant le freinage. Tous les figures sont presentes darls le rapport de 1:1 sauf les dessins de tambour qui sont presentes dans le rapport de 1:2. 7/10 REVENDICATIONS 1. Cette invention technique est conçue pour servir comme le frein sur toutes sortes de véhicules à moteur et sa caractéristique principale est le tambour (4) et l'étrier flottant (1). Le cylindre de fonctionnement poussé de patins de frein, externe (2) et intérne (3) et ils oppriment la surface de freinage externe (4A) et la surface de freinage interne (4B) et cela permet le freinage. 2. C'est une invention technique dont la caracteristique est le tambour mentionné dans la revendication (1) que c'ait été type ouvert conçu avec la surface de freinage externe (4B) et la surface de freinage intérne (4A). Il peut être perforé (avec trous (4E) construit sur tout la surface de freinage pour fournir une meilleure évacuation de la chaleur). Aussi le tambour peut être non perforé. Le tambour a sur le corps de porteur de tambour plusieurs admissions (4D) . Il pourrait être 3 ou plus, cela dépend de la conception de la jante ou si une meilleure ventilation est nécessaire. Des admissions sur le corps de porteur de tambour sont faites pour réduire le poids total et pour aider au refroidissement du tambour. Le tambour a été conçu dans deux versions Typ 1 et Typ La première version Typ 1 représente le tambour de plaque seul où les deux surfaces de freinage (4A) et (4B) sont incorporées sur la mémé plaque homogène et elles pourraient être perforées ou non perforés. La deuxième version Typ 2 correspond à un tambour de sandwich avec le rotor (4R) incorpore entre deux surfaces de freinage (4A1) et (4B1) (incorporé sur des plaques différentes séparées par le ventilateur qui aspire l'air et ameliore le refroidissement. Les figures 4 et 5 représentent le tambour Typ 1 et les figures 6 et 7 représentent le tambour Typ 2. 3. La caracteristique de cette invention technique, mentionné dans la revendication (1) , est. utilisation de patins de freins externe (2) et interne (3) des patins de frein qui recouvrent sur la surface de freinage externe (4B) et sur la surface de freinage interne (4A) mentionnée dans la revendication (2). 4. Ceci est l'invention technique, où sur des freins à tambour est dans l'usage l'étrier flottant (1) , similaire comme sur les freins de disque claniques. L'étrier flottant est soutien pour le patin de frein externe (2) et pour le patin de frein intérne (3) et il a le cylindre de fonctionnement (1E) avec le piston (1K) intégré là-dessus. Ils oppriment les patins de frein externes et intérne (2 et 3) et permetre le freinage. 5. Ceci est l'invention technique où l'étrier flottant (1), mentionné dans la revendication (4), se deplace radialement par rapport a tambour (4) et parallèlement a l'axe longitudinal du porteur d'étrier flottant (5) , sur trois glisseurs incorporees a l'étrier flottant (1S, ISI et 132). 8/10. Ceci est l'invention technique où porteur d'étrier flottant (5) il y a des surfaces de glissement (5A, 5B et 5C) sur lesquelles glisse l'étrier flottant (1) (les glisseurs étant situés là-dessus (1S, lsl et 1S2)) , mentionné dans la réclamation (4), radialement par rapport au tambour (4). 7. Ceci est invention technique où sur le poussoir d'étrier flottant a deux fentes (1Z) conçues pour fixer le patin de frein externe sur le poussoir et pour ne pas laisser glisser vers le bas. 8. Ceci est invention technique où sur le poussoir de l'étrier flottant (1P), sur le patin de frein externe (2) et sur le patin de frein intérne (3) il y a des trous de ventilation (1D, 2D et 3D). 9. Ceci est invention technique ou le patin de frein externe (2) a deux sorties incorporées 'Ci pour etre fixe sur le poussoir de l'étrier flottant (1P). La sortie entre dans une fente et ne laisse pas le patin de frein externe glisses vers le bas pendant le freinage. Le patin de frein intérne (3) a également deux sorties (3P) . Le patin de frein utilise ces sorties pour recouvrir sur la surface de glissement externe sur l'étrier flottant (1B) et également ne laissent pas glisses le patin de frein intérne (3) vers le bas pendant le freinage. 10. Dans cette invention technique les glisseurs (1S, 1SI et 152) ont des extremites comme des vis pour placer (fixe) provisoirement l'étrier flottant sur le porteur d'étrier flottant (5). 11. Dans invention technique la pièce dépensable du patin de frein externe (2) et du patin de frein intérne (3) mentionné dans la revendication (1) consisté en plusieurs petites garnitures de frein (deux ou trois petites garnitures faites a partir de materiel de friction) pour un recouvrement plus facile sur le tambour de frein. 12. La deuxième version de l'invention technique est solution où est dans l'usage l'étrier fixe (1) avec deux cylindres de fonctionnement (1A) et (1B) sur chaque côté de l'étrier (ou de plusiers cylindres de fonctionnement). 9/10