Frein à disque pour roues de véhicules, notamment motocyclettes.
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roues de véhicules notamment roues de motocyclettes, destiné à
résoudre d'importants problèmes relatifs au freinage de
ces véhicules.
On sait que dans certains véhicules, particulièrement
dans les motocyclettes, l'application de freins à disques a
trouvé jusqu'à présent des difficultés à s'affirmer -malgré
le besoin que l'on ressent de remplacer (particulièrement <EMI ID=2.1>
dans les motocyclettes de grosses cylindrées) les freins à
tambour par des freins plus modernes et efficaces- à cause
de certains problèmes qui ne sont pas faciles à résoudre. Une difficulté sérieuse se trouve spécialement par la disposition rationnelle du disque, situé d'ordinaire à flanc de roue avec
les pinces associées, ce qui produit des déséquilibres de masses dans le cas des motocyclettes.
Pour obtenir une solution rationnelle de cet important problème on a déjà suggéré d'englober le disque de frein dans le moyeu de la roue du véhicule (particulièrement pour les motocyclettes) en lui attribuant en outre des fonctions d'assemblage entre le moyeu proprement dit et son rebord ou jante destiné à recevoir les rayons de la roue, et d'agir sur le disque lui-même
par des patins à friction portés par des plats ou cuvettes de freinage montés sur l'axe de la roue et lui reportant les réactions transmises par les patins.
En tout état de cause cette solution,bien que théoriquement assez convaincante, n'a pas donnée lieu jusqu'à ce jour,
pour de nombreux motifs à des réalisations pratiques acceptables,
de sorte que la majorité des motocyclettes de tout type actuellement construites continuent d'adopter les vieux freins à tambour avec tous les inconvénients qui en résultent.
D'habitude, au cours du développement de la solution susmentionnée, on a disposé le disque de freinage, et d'assemblage du moyeu au rebord porte-rayons de la roue, suivant le plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de la roue. Dans d'autres cas,
on a recours à deux disques parallèles et équidistants de ce
plan. Les structures qui en ont résulté se sont révéiées, dans
la plupart des cas, pesantes et encombrantes à l'excès, ainsi que coûteuses ou Insuffisamment sûres du fait de leur comportement
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se sont révélées au surplus très peu satisfaisantes du point de vue de l'évacuation de la chaleur engendrée par le frottement.
En outre, dans tous ces freins que révèle la technique antérieure (ou, plus s. précisément peut-être, la littérature disponible ) la prise entre patins de frictiondes cuvettes de freinage et le ou les disques de freinage et d'assemblage incorporés au moye-1, se fait par contact plan ou frontal à la suite du mouvement des plats vers la roue, selon l'axe de celle-ci. La force qu'il convient d'appliquer à ces plats pour provoquer le freinage est élévée par rapport à l'effet de freinage à obtenir, et la coopération entre les disques et patins de friction évoluent suivant un mode plutôt abrupt ce qui fournit un freinage quelque peu plus brusque qu'il ne paraît désirable.
La présente invention se propose d'éliminer tous ces inconvénients et de créer un frein à disque pour véhicules, parti-
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structure simple et légère, qui ait une masse uniformément répartie par rapport au plan de symétrie de la roue perpendiculaire à son axe, qui assure une bonne dispersion de la chaleur, qui ait de ce fait une efficacité constante, même en cas d'usage prolongé, et qui garantisse un freinage énergique avec des forces de commande limitées ainsi qu'une grande douceur de freinage.
A cette fin, la présente invention propose, selon un mode de réalisation un frein à disque pour roues de véhicules, du type pourvu d'un disque de freinage incorporé au moyeu de la roue, caractérisé par le fait de comprendre, au moins. un disque de freinage qui réunit le moyeu proprement dit de la roue avec le rebord porte-rayons de cette roue, et au moins un plat ou cuvette de freinage non rotatif, flanquant le moyeu et muni d'un ou plusieurs patins de friction, et qui peut se déplacer suivant l'axe de la roue pour établir ou supprimer un contact de freinage entre les patins de friction et le disque sous l'action opposée de moyens de commande à pression de fluide et de moyens de rappel à ressort, ainsi que par le fait que la surface de freinage du disque est une surface conique, dont l'axe coïncide avec celui de la roue,
les patins de friction étant montés sur le plat de freinage de manière à se situer sur une surface conique conforme à la surface de freinage de disque avec laquelle ils sont destinés à entrer en prise.
Dans un tel frein le disque consiste, de préférence, en un corps tronconique en entonnoir, renforcé sur ses deux côtés par des nervures ou ailettes de raidissement radiales, reliées au moyeu et au rebord porte-rayons de la roue, tandis que la cuvette est composée d'une zone centrale plane et d'une zone périphérique tronconique de conicité opposée à celle du disque, avec un rebord terminal porte-patins de conicité correspondant à celle du disque.
En variante, le disque pourra consister en un corps en forme de plaque partant radialement du centre du moyeu, et qui se bifurque à sa périphériqupour se former, en commun avec le rebord porte-rayons auquel il se raccorde, deux surfaces coniques divergentes; il sera prévu dans ce cas deux plats ou cuvettes de freinage, dont chacun sera muni dé patins de friction, et opposés l'un à l'autre de part et d'autre du disque (et du moyeu) chacun de ces plats étant formé comme celui précédemment défini et adapté à prendre contact par les patins appropriés avec la surface conique correspondante de la partie fourchue du disque.
Les moyens de commande par fluide sous pression du
frein selon l'invention consistent, de préférence, en un
ensemble cylindre-piston coaxial à la roue, et les moyens de
rappel sont constitués, de préférence, soit par un simple
ressort entourant l'axe de la roue et disposé entre moyeu et
plat de freinage avec des moyens de réglage manuels de l'amplitude de déplacement du plat, soit par une pluralité de dispositifs
à ressorts répartis circonférentiellement sur le plat et
capables de fournir une reprise automatique des jeux.
Le frein à disque selon l'invention pourra être réalisé selon des formes d'exécution très diverses dont chacune pourra comporter à son tour diverses variantes.
La description qui va suivre en référence aux dessins annexés ne porte que sur quelques modes de réalisation de l'invention et ne limite en aucune façon la large gamme de dispositifs de freinage qui pourront être mises au point par l'homme de l'art
dans le cadre de cette invention.
Sur les dessins :
- la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution de frein selon l'invention, utilisant une seule cuvette de freinage appliquée à une roue de motocyclette, cette roue étant illustrée conformément au type courant avec rayons
à la partie supérieure, et conformément au type à disque ou
flasque dans la partie inférieure de la figure;
- la figure 2 représente en coupe un frein de type analogue à celui de la figure 1, mais pourvu de moyens de rappel du plat de freinage capables d'une reprise automatique des jeux;
- la figure 3 représente dans une vue en cours analogue à celle de la figure 1 une seconde forme d'exécution du frein à dis-
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freinage mutuellement opposées;
- la figure 4, analogue à la figure 2. fournit une vue d'un frein, avec partie en coupe, illustrant une variante
des moyens prévus pour empêcher la rotation des cuvettes de freinage;
- la figure 5 est une vue latérale du frein selon l'invention, par exemple suivant la forme d'exécution des figures 2 et 4;
- la figure 6 représente en détail des moyens de rappel perfectionnés du frein selon l'invention. La figure 1 montre en coupe axiale une roue de motocyclette R équipée d'un frein à disque selon l'invention. A la partie supérieure de cette figure la roue R est représentée conforme au type muni de rayons, dont on peut voir seulement le moyeu M, comportant le moyeu proprement dit 1, et le rebord porterayons dont les trous sont destinés à recevoir les extrémités des rayons, non représentés.
Dans la partie inférieure de la figure par contre, la roue R est représentée sous la forme d'une roue à flasque ou à disque, et l'on peut y voir, en plus du moyeu M, le disque ou flasque D et la cerce C destinés à recevoir en C' le bandage pneumatique.
Le moyeu proprement dit 1 de la roue est porté aux extrémités des branches de la fourche 2 de motocyclette et
tourne sur un axe 3 monté par enfilage, suivant une technique parfaitement connue, dans des paliers à billes 4 séparés par une bague 5. Le moyeu 1 et le rebord porte-rayons 6 (ou, de manière
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roue R, et sont reliés entre eux par un disque conique 7 en forme d'entonnoir, pourvu d'une pluralité de nervures radiales raidisseuses 8, entre le moyeu 1 et le disque 7, et 9 entre le disque 7 et le rebord 6 (ou la couronne 6'). L'axe de conicité du disque 7 coïncide avec l'axe A de la roue. Le disque 7, prenant naissance à une extrémité du moyeu 1, diverge vers l'autre extrémité pour rejoindre le
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que représentée à la partie supérieure de la figure 1, le
moyeu 1, le disque 7 et le rebord 6 sont formés d'un soûl
tenant et produits par moulage. Dans le cas de la structure
de roue selon la partie intérieure de la figure 1, le disque
D et la cerce C s'obtiennent ici aussi par moulage, d'un seul tenant avec le moyeu 1, le disque 7 et la couronne 6'.
Selon l'invention, le disque 7 de la structure de roue décrite jusqu'à présent est le disque de freinage du frein à disque incorporé à la roue, ce frein comportant en outre une cuvette de freinage 10 flanquant le disque 7 du côté vers lequel diverge celui-ci. Cette cuvette comprend une zcne centrale plane
11, montée à rotation sur un manchon 12 qui entoure l'axe 3 et qui
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ainsi qu'une partie intermédiaire tronconique 14, de conicité opposée à celle du disque 7, et une partie périphérique tronco-
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La partie 15 de la cuvette 10 porte d'un côté des patins de friction 17 insérés dans des sièges appropriés 16, et est adaptée à être solidarisée à la fourche 2 contre toute possibilité de rotation autour de l'axe A, grâce à la pénétration d'un doigt ou goujon 18 porté par la branche de la fourche 2 dans un siège approprié 19 ménagé sur l'extérieur de la cuvette. Le blocage an rotation de la cuvette 10 à la fourche 2 pourra se faire, en variante, de nombreuses autre., manières, par exemple selon la
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prendre un déplacement limité suivant l'axe de la roue. Les
patins de friction 17 peuvent avoir un nombre quelconque d'éléments
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16. ou bien consister en une seule garniture annulaire logée dans un seul siège 16, mais consisteront dans l'un ou l'autre cas en
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frein est monté, ils font faces à une partie usinée et bien polie du disque 7 ou encore mieux, comme représenté, à un anneau poli rapporté 20, relié au disque 7 selon tout mode connu, par exemple à l'aide de vis 20' (figure 4).
La partie centrale 11 de la cuvette 10 porte sur sa face
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12, une cavité annulaire 21 dans laquelle se trouve un piston annulaire 22.
Un fluide hydraulique de freinage peut arriver au fond de la cavité 21 par un conduit 23, formé dans la cuvette 10 .'et alimenté par un tuyau flexible 24, dont l'extrémité filetée se visse dans un siège approprié 25 formé dans la partie 11 de la cuvette 10.
Un robuste cylindre hélicoïdal 26, interposé entre le moyeu 1 et la cuvette 10, tend à maintenir écartés l'un et l'autre
<EMI ID=14.1> (qui pousse à son tour contre la branche droite de la fourche 2)
et repousse de l'autre côté le moyeu 1 contre la branche gauche de la fourche 2 sur laquelle il appuie par l'intermédiaire d'un palier de butée 27 associé au palier à pivot 4 de gauche, et d'un godet 28 ou rondelle.
A la périphérie du rebord 13 du manchon 12 sont prévus une pluralité de goujons de réglage 29 avec écrous de blocage,
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13 quand le frein est desserré. Trois de ces goujons pourront être suffisants.
En fonctionnement, le frein à disque selon l'invention opère comme suit :
en marche normale du véhicule, le moyau 1 et la roue R, montée sur lui par l'intermédiaire du rebord 6 et des rayons (ou
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17 et l'anneau 20 du disque 7.
Quand on freine, la commande effectuée par la motocycliste (ou plus généralement le conducteur) sur le véhicule
équipé de la roue R nunie du frein selon l'invention, produit l'arrivée du fluide de freinage au fond de la cavité 21, et tend
à expulser hors de celle-ci le piston annulaire 22. Comme celuici est bloqué à l'extérieur par le rebord 13, c'est la cuvette
10 qui est déplacée et repousée vers le noyau 1 : en conséquence les patins à friction 17 (formés, on l'a dit, de secteurs distincts ou d'un seul anneau en matériau à forte caractéristique d'usure) bloquée en rotation avec la cuvette 10, entrant en contact à <EMI ID=17.1>
frottement contre l'anneau rapporté 20 solidaire du disque 7 qui tourne, et tendent à en ralentir la course Jusque l'arrêt, en freinant ainsi le moyeu 1 et la roue R du véhicule.
Grâce à la forme conique du disque 7 muni de l'anneau 20, et à la disposition suivant une surface conique correspondante des patins à friction 17 sur la cuvette 10, le contact de freinage entre les éléments commence très graduellement mais une fois commencé il se développe avec une intensité et une efficacité élevées grâce à la présence d'un effet prononcé de coincement.
Il en résulte une opération de freinage d'une extrême douceur
(très confortable pour l'utilisateur) mais avec une grande force et une grande efficacité, qui ne demande au conducteur qu'une force de commande limitée.
D'autre part, puisque le frein est sensiblement centré sur le plan de symétrie de la roue perpendiculaire à l'axe, et que la chaleur provoquée par le frottement entre les éléments 17 et 20 trouve facilement un parcours de fuite lui permettant de se dissiper rapidement grâce à la structure particulière du frein, il n'y a pas de cause de déséquilibre et il se crée pas de condition de surchauffe capable de nuire à l'efficacité du frein en cas d'usage prolongé.
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possible d'effectuer simplement un rattrapage des jeux dûs à l'usure des patins 17 : en fait il suffit dans ce but de déblo-
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cuvette 6, et de rebloquer ensuite l'écrou.
On rétablit de cette manière la valeur, prévue au projet, de la course de libre déplacement des cuvettes vers le disque de frein avant que se produise le contact entre patins 17 et anneaux
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<EMI ID=21.1>
Le frein selon l'invention présente ainsi toutes les propriétés que l'on peut souhaiter en vue d'une application à une grande échelle dans le domaine des motocyclettes, quand on désire fournir des prestations élevées en même temps que le confort et la sécurité, particulièrement dans les motocyclettes de sport.
Le frein de la figure 2 est identique à celui de la figure 1 sauf pour ce qui est des moyens de rappel qui consistent en plusieurs dispositifs 200, réglables et capables d'un rattrapage automatique des jeux et uniformément distribués à la périphérie du rebord 13 du manchon 12, pourvu à cette fin de prolongement radiaux appropriés 13', visibles sur cette figure 2 ainsi que sur la figure 5.
D'ordinaire, trois de ces dispositifs 200 pourront être suffisants comme illustré sur la figure 5.
Ainsi qu'il apparaît clairement sur la figure 6, chacun de ces dispositifs comprend un goujon 201 avec tête 202, rendu solidaire du prolongement correspondant 13' du rebord 13 (sur lequel il fait saillie de manière prononcée) par une virole filetée 203 qui se fixe par vissage dans un siège approprié 204 formé sur la face intérieure du prolongement 13' du rebord 13. Entre la tête
202 du goujon 201 et la virole 203 est interposé an ressort héli-
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sur le rebord 13 pour s'insérer dans une virole 206 qui emprisonne un ressort hélicoïdal cylindrique 208 dans un siège approprié
207 de la cuvette 10. Le goujon 201 s'insère à force dans le passage axial cylindrique que forme ce ressort 208, et ne peut se déplacer par rapport à celui-ci qu'en surmontant des forces de frottement très élevées. Au-delà de la virole 206 et du ressort
208, le goujon 201 se prolonge encore pour pénétrer dans une exten-sion 209 du siège 207.
Le fond 204' du siège 204 est trouve et fileté pour recevoir une vis 210, que l'on peut manipuler de l'extérieur du
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ou en agissant avec un outil approprié sur sa tête creuse 206
(figure 6) et en appuyant par sa pointe contre la tête 202 du goujon 201. La position de la vis 210 peut être facilement maintenue
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Le fonctionnement du frein de la figure 3 ne diffère pas
de celui de la figure 1 dans la phase active à la seule exception près que le déplacement de la cuvette 10 par les moyens de commande à pression de fluide s'effectue, non pas contre l'action du ressort 26. mais contre la force de rappel des dispositifs 200.
C'est à ces dispositifs qu'incombe la tâche de remettre la cuvette
10 en position inactive à la fin d'une opération de freinage. On observera que, quand on envoie dans ce but du fluide de freinage
sous pression dans les chambres 21 pour freiner la roue, et que
l'on déplace ainsi la cuvette 10 à partir de l'extérieur vers le moyeu 1, le goujon 201 de chacun des dispositifs de rappel reste bloqué par frottement dans le ressort 208, alors que la cuvette
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vient comprimer le ressort 205. Quand l'action de freinage cesse, ce ressort tend à ramener la tête 202 du goujon 201 en position initiale et, toujours grâce à l'emprise à frottement élevé entre
le goujon 201 et le ressort 210, ce sont les cuvettes 10 toutes entières qui sont ainsi ramenées en position de repos en libérant ainsi l'anneau 20 du disque 7 de l'action de freinage des patins
à friction 17.
On l'a dit, les dispositifs de rappel 200 permettent un rattrapage automatique continu des jeux. Lors de l'action de freina-
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rapport à une valeur établie, le goujon 201 est contraint de se déplacer à l'intérieur du ressort 208 en surmontant les forces de frottèrent, une fois que le ressort 205 se trouve complètement comprimé par la tête 202 du goujon 201 et cela jusqu'à ce que les patins.17 prennent contact avec l'anneau 20 du disque 7. De cette manière, une fois que les diverses parties retournent en position^ de repos, le jeu entre patin 17 et anneau 20 se trouve rétabli à sa valeur normale, égale à la course offerte à la tête 202 du goujon 201 qui comprime le ressort 205 de la virole 203.
D'autre part, les dispositifs de rappel 200 permettent aussi un réglage précis du jeu entre la cuvette de freinage 10 avec patins de friction 17 et le disque 7 du frein. Dans ce but on peut considérer que ce jeu est égal au jeu axial entre la
tête 202 du goujon 201 et la virole 203 des dispositifs 200, multiplié par le sinus de l'angle entre le disque 7 du frein et l'axe de la roue 1. Le réglage du jeu dans le frein pourra ainsi
<EMI ID=27.1>
termédiaire du réglage de jeu entre la tête 202 et la virole 203 des dispositifs 200, en vissant plus ou moins à fond la vis 210 pour limiter plus ou moins la course permise au goujon 201 sans déplacement par rapport au ressort 212.
La supériorité de ce dispositif de rappel de la cuvette
de freinage apparaît clairement du fait de la possibilité de
réglage et de rattrapage automatique des jeux, particulièrement
ceux dûs à l'usure des patins de friction du frein : ceci permet
de maintenir en permanence à la valeur désirée, choisie au <EMI ID=28.1>
entre patins et disque de freinage ce qui procure des avantages évidents du point de vue de l'efficacité et de la sécurité, ainsi que de la douceur du freinage. Même en ce qui concerne le conducteur, plus particulièrement s'il s'agit d'un motocycliste de compétition, c'est là un avantage important car celui-ci est dispensé d'avoir à modifier à jamais l'intensité de la commande appropriée en fonction de l'usure du frein, et cela, soit qu'il change de machine, soit qu'il utilise la même machine sur un long parcours nécessitant un emploi répété des freins. En outre l'utilisation des dispositifs décrits permet d'éviter tout réglage particulier des freins en cas de démontage de la roue : dès que la roue est remontée, le frein sera parfaitement réglé après la première opéra-
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le frein à des valeurs de jeu différentes en cas de besoin. Toutes ces observations montrent que l'application de ces dispositifs permet au frein selon l'invention de fournir de meilleures prestations. Ceci vaut à plus forte raison pour des motocyclettes de compétition.
La figure 3 représente un type plus puissant que celui de la figure 2. Dans un frein de ce type, un disque 107, disposé <EMI ID=30.1>
L'élément ou rebord 106 et la couronne 106' présentent en coupe transversale un profil en V auquel se raccorde le disque
<EMI ID=31.1>
Le disque 107 est raidi par nervures radiales 108 alors que des nervures radiales 109 raidissent la partie extérieure
<EMI ID=32.1>
106' dans lesquelles sont formés des trous de -soulage des rayons de roue.
La couronne 106' se prolonge au centre par un disque ou flasque D de la roue reliant le moyeu M à la cerce C. Sur la
<EMI ID=33.1>
constitue la fourche sont rapportés, de part et d'autre du disque
107, deux anneaux de freinage 120 en matériau approprié, à surfaces bien polies.
Le repère 107"' indique des trous d'allégement et de venilation du disque 107.
Le moyeu 101 est monté rotatif sur deux paliers à pivot
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montés en outre deux plats ou cuvettes de freinage 110, dont
chacun, identique à la cuvette 10 du frein de la figure 2. est monté déplaçable de la marne manière sur un manchon correspondant
<EMI ID=35.1>
sur les branches de la fourche 102 et pénètrent dans des sièges
119 des cuvettes.
Les cuvettes 110 sont disposées de telle sorte que les patins de freinage 117 qu'ils portent sont adaptes à entrer en prise avec les anneaux rapportés 120 du disque 107.
En outre, entre chacune des deux cuvettes 110 et chacun des deux rebords 113 des manchons 112, sont montés plusieurs
(de préférence trois, figure 5) dispositifs de rappel 200 identiques à ceux du frein de la figure 2.
En fonctionnement le3 dispositifs 200 maintiennent norma-
<EMI ID=36.1>
on actionne le frein, le liquide de freinage arrive aux pistons de commande des cuvettes 110, qui sont repoussées simultanément et contre l'action des dispositifs 200 vers le moyeu 101, comme pour le frein de la figure 1. Il se produit un contact, d'abord progressif, puis intense avec effet de coincement, des patins de friction 117 avec les anneaux 120 du disque 107, ce qui freine la
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positifs 200 remettent les cuvettes 110 en position de repos.
Comparé au frein de la figure 2, celui de la figure 3
est évidemment plus puissant car, pour des dimensions et encombrement semblables; il permet de doubler les surfaces (actives
en cours de freinage) sur lesquelles intervient le contact entre
les patins à frottement et le disque de freinage. En outre, la répartition des masses, déjà sensiblement uniforme par rapport
au plan de symétrie de la roue pour le frein de la figure 1 (en ayant recours à quelques mises au point de construction) devient parfaitement uniforme dans le frein décrit en dernier lieu, ce qui constitue à l'évidence un autre avantage, qui peut compenser dans certains cas la plus grande complication en fabrication et le
coût plus élevé qui en résulte.
La figure 5 montre comment, pour favoriser le refroidissement des parties de frein susceptibles de chauffer facilement
a à la suite du frottement entre patins de friction et disque de freinage, les cuvettes du freinage 10 de l'appareil selon l'inven-
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la marche de la motocyclette (ou du véhicule en général) et protégée par un grillage 305. A cette prise d'air correspondent naturellement des sorties ou évacuations d'air (non représentées). Dans cette disposition, applicable à tous les modes de réalisation illustrés du frein selon 1.'invention, les parties les
plus délicates (disques ou anneaux de freinage et patins à friction) sont efficacement protégés contre les intempéries et
les saletés, ce qui rend le frein sur et efficace mêle en mauvaises conditions d'emploi.
Il est clair que le frein à disque que propose l'invention pourra être réalisé, comme on l'a déjà remarqué, d'après d'autres forces d'exécution, susceptibles d'an combiner les caractéristiques à celles de types déjà connus, et dans lesquels on pourra avoir recours à des variantes apportées aux dispositions ici décrites sans faire sortir celles-ci pour autant du cadre de l'invention.
On signale en particulier que le signe de la conicité des disques de freinage et des patins de frottement correspondants
ne présentent pas d'importance particulière et pourra être opposé
à celui représenté sur les dessins annexés. L'inclinaison des surfaces coniques coopérantes pourra varier par rapport à celle représentée.
REVENDICATIONS.
1. Frein à disque pour roues de véhicules terrestres
et aériens, notamment motocyclettes, du type à disque de freinage incorporé à un moyeu de roue, caractérisé par le fait de comprendre,
<EMI ID=39.1>
de la roue avec le rebord porte-rayons de cette roue, et au moins un plat ou cuvette de freinage non rotatif, flanquant le moyeu et muni d'un ou plusieurs patins de friction, et qui peut se déplacer suivant l'axe de la roue pour établir ou supprimer un contact de freinage entre les patins de friction et le disque sous l'action opposée de moyens de commande à pression de fluide et de moyens de rappel à ressort, ainsi que par le fait que la surface de freinage du disque est une surface conique, dont l'axe coïncide avec celui de la roue, aies patins de friction étant montés sur le plat de freinage de manière à se situer sur une surface conique conforroe à la surface de freinage de disque avec laquelle ils sont destinés à entrer en prise.
Disc brake for vehicle wheels, in particular motorcycles.
<EMI ID = 1.1>
vehicle wheels, in particular motorcycle wheels, intended for
solve important problems relating to the braking of
these vehicles.
We know that in some vehicles, particularly
in motorcycles, the application of disc brakes has
so far found difficulties in asserting oneself -despite
the need to replace (especially <EMI ID = 2.1>
in large-displacement motorcycles) the brake
drum by more modern and efficient brakes - because
some problems that are not easy to solve. A serious difficulty is found especially in the rational arrangement of the disc, usually located on the side of the wheel with
the associated clamps, which produces mass imbalances in the case of motorcycles.
In order to obtain a rational solution of this important problem, it has already been suggested to include the brake disc in the hub of the vehicle wheel (particularly for motorcycles) by also attributing to it functions of assembly between the hub itself and its rim or rim intended to receive the spokes of the wheel, and to act on the disc itself
by friction pads carried by plates or braking cups mounted on the axis of the wheel and reporting to it the reactions transmitted by the pads.
In any case, this solution, although theoretically quite convincing, has not given rise to this day,
for many reasons to acceptable practical achievements,
so that the majority of motorcycles of all types currently built continue to adopt the old drum brakes with all the resulting disadvantages.
Usually, during the development of the aforementioned solution, the braking disc, and assembly of the hub, to the spoke-holder rim of the wheel, has been arranged in the plane of symmetry perpendicular to the axis of the wheel. In other cases,
we use two parallel disks equidistant from this
plan. The resulting structures have been revealed, in
in most cases, heavy and cumbersome in excess, as well as expensive or Insufficiently safe due to their behavior
<EMI ID = 3.1>
moreover have proved to be very unsatisfactory from the point of view of the removal of the heat generated by friction.
In addition, in all these brakes disclosed by the prior art (or, more precisely, perhaps, the available literature) the engagement between the friction pads of the brake cups and the brake disc (s) and assembly incorporated in the hub. -1, is made by plane or frontal contact following the movement of the plates towards the wheel, along the axis of the latter. The force that should be applied to these plates to cause braking is high in relation to the braking effect to be obtained, and the cooperation between the discs and friction pads evolve in a rather abrupt mode which provides braking somewhat more abrupt than it seems desirable.
The present invention proposes to eliminate all these drawbacks and to create a disc brake for vehicles, particularly
<EMI ID = 4.1>
simple and light structure, which has a mass uniformly distributed with respect to the plane of symmetry of the wheel perpendicular to its axis, which ensures good heat dispersion, which therefore has constant efficiency, even with prolonged use , and which guarantees energetic braking with limited control forces as well as great braking smoothness.
To this end, the present invention proposes, according to one embodiment, a disc brake for vehicle wheels, of the type provided with a brake disc incorporated in the hub of the wheel, characterized by the fact of comprising, at least. a brake disc which unites the actual hub of the wheel with the spoke-holder rim of this wheel, and at least one non-rotating brake plate or cup, flanking the hub and provided with one or more friction pads, and which can move along the axis of the wheel to establish or eliminate a braking contact between the friction pads and the disc under the opposite action of fluid pressure control means and spring return means, as well as by the fact that the braking surface of the disc is a conical surface, the axis of which coincides with that of the wheel,
the friction pads being mounted on the braking plate so as to lie on a conical surface conforming to the disc braking surface with which they are intended to engage.
In such a brake, the disc preferably consists of a frustoconical funnel-shaped body, reinforced on its two sides by ribs or radial stiffening fins, connected to the hub and to the spoke-holder rim of the wheel, while the cup is composed of a flat central zone and a frustoconical peripheral zone of conicity opposite to that of the disc, with a terminal pad-holder rim of conicity corresponding to that of the disc.
As a variant, the disc may consist of a plate-shaped body extending radially from the center of the hub, and which bifurcates at its peripherique to form, in common with the spoke-holder rim to which it is connected, two divergent conical surfaces; in this case there will be provided two brake plates or cups, each of which will be provided with friction pads, and opposed to each other on either side of the disc (and of the hub), each of these plates being formed like that previously defined and adapted to make contact by the appropriate pads with the corresponding conical surface of the forked part of the disc.
The pressurized fluid control means of the
brake according to the invention preferably consist of a
cylinder-piston assembly coaxial with the wheel, and the means of
reminder are constituted, preferably, either by a simple
spring surrounding the axis of the wheel and disposed between the hub and
braking plate with manual means of adjusting the displacement amplitude of the plate, or by a plurality of devices
with springs distributed circumferentially on the flat and
capable of providing automatic resumption of games.
The disc brake according to the invention may be produced according to very diverse embodiments, each of which may in turn include various variants.
The description which will follow with reference to the accompanying drawings relates only to a few embodiments of the invention and in no way limits the wide range of braking devices which can be developed by those skilled in the art.
within the scope of this invention.
On the drawings:
- Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of the brake according to the invention, using a single brake cup applied to a motorcycle wheel, this wheel being illustrated in accordance with the common type with spokes
at the top, and in accordance with the disc type or
flange in the lower part of the figure;
- Figure 2 shows in section a brake of the type similar to that of Figure 1, but provided with return means of the braking plate capable of automatic resumption of play;
- Figure 3 shows in a current view similar to that of Figure 1 a second embodiment of the disc brake
<EMI ID = 5.1>
mutually opposed braking;
- Figure 4, similar to Figure 2 provides a view of a brake, with part in section, illustrating a variant
means provided to prevent rotation of the brake cups;
- Figure 5 is a side view of the brake according to the invention, for example according to the embodiment of Figures 2 and 4;
- Figure 6 shows in detail improved return means of the brake according to the invention. FIG. 1 shows in axial section a motorcycle wheel R equipped with a disc brake according to the invention. In the upper part of this figure the wheel R is shown conforming to the type provided with spokes, of which only the hub M can be seen, comprising the actual hub 1, and the bearing flange whose holes are intended to receive the ends of the spokes , not shown.
In the lower part of the figure on the other hand, the wheel R is represented in the form of a flanged or disc wheel, and one can see there, in addition to the hub M, the disc or flange D and the ring C intended to receive the pneumatic tire at C '.
The actual hub 1 of the wheel is carried at the ends of the branches of the fork 2 of the motorcycle and
rotates on an axis 3 mounted by threading, according to a perfectly known technique, in ball bearings 4 separated by a ring 5. The hub 1 and the spoke-holder flange 6 (or, so
<EMI ID = 6.1>
wheel R, and are interconnected by a conical disc 7 in the form of a funnel, provided with a plurality of stiffening radial ribs 8, between the hub 1 and the disc 7, and 9 between the disc 7 and the rim 6 ( or the crown 6 '). The axis of taper of the disc 7 coincides with the axis A of the wheel. The disc 7, originating at one end of the hub 1, diverges towards the other end to join the
<EMI ID = 7.1>
as shown in the upper part of Figure 1, the
hub 1, the disc 7 and the flange 6 are formed from a socket
holding and molding products. In the case of the structure
wheel according to the inner part of figure 1, the disc
D and the hoop C are also obtained here by molding, integrally with the hub 1, the disc 7 and the crown 6 '.
According to the invention, the disc 7 of the wheel structure described so far is the brake disc of the disc brake incorporated in the wheel, this brake further comprising a braking cup 10 flanking the disc 7 on the side towards which diverges this one. This bowl includes a flat central zcne
11, rotatably mounted on a sleeve 12 which surrounds the axis 3 and which
<EMI ID = 8.1>
as well as a frustoconical intermediate part 14, of conicity opposite to that of the disc 7, and a frustoconical peripheral part.
<EMI ID = 9.1>
The part 15 of the cup 10 carries on one side friction pads 17 inserted in suitable seats 16, and is adapted to be secured to the fork 2 against any possibility of rotation around the axis A, thanks to the penetration a finger or stud 18 carried by the branch of the fork 2 in a suitable seat 19 provided on the outside of the bowl. The rotation locking of the bowl 10 to the fork 2 can be done, as a variant, in many other ways, for example according to
<EMI ID = 10.1>
take a limited displacement along the axis of the wheel. The
friction pads 17 may have any number of elements
<EMI ID = 11.1>
16. or else consist of a single annular gasket housed in a single seat 16, but in either case will consist of
<EMI ID = 12.1>
brake is mounted, they face a machined and well polished part of the disc 7 or even better, as shown, a polished ring 20, connected to the disc 7 according to any known method, for example using screws 20 ' (figure 4).
The central part 11 of the bowl 10 bears on its face
<EMI ID = 13.1>
12, an annular cavity 21 in which there is an annular piston 22.
A hydraulic braking fluid can arrive at the bottom of the cavity 21 through a duct 23, formed in the bowl 10. 'And supplied by a flexible pipe 24, the threaded end of which is screwed into a suitable seat 25 formed in the part 11. bowl 10.
A robust helical cylinder 26, interposed between the hub 1 and the cup 10, tends to keep one and the other apart
<EMI ID = 14.1> (which in turn pushes against the right side of fork 2)
and pushes the hub 1 back on the other side against the left branch of the fork 2 on which it presses via a thrust bearing 27 associated with the pivot bearing 4 on the left, and a bucket 28 or washer .
At the periphery of the rim 13 of the sleeve 12 are provided a plurality of adjustment studs 29 with locking nuts,
<EMI ID = 15.1>
13 when the brake is released. Three of these studs may be sufficient.
In operation, the disc brake according to the invention operates as follows:
in normal operation of the vehicle, the hub 1 and the wheel R, mounted on it via the flange 6 and the spokes (or
<EMI ID = 16.1>
17 and the ring 20 of the disc 7.
When braking, the command performed by the motorcyclist (or more generally the driver) on the vehicle
equipped with the wheel R equipped with the brake according to the invention, produces the arrival of the brake fluid at the bottom of the cavity 21, and tends
to expel the annular piston 22 from it. As it is blocked on the outside by the rim 13, it is the cup
10 which is moved and pushed back towards the core 1: consequently the friction pads 17 (formed, as has been said, of separate sectors or of a single ring made of material with a strong wear characteristic) blocked in rotation with the cuvette 10, contacting at <EMI ID = 17.1>
friction against the attached ring 20 integral with the rotating disc 7, and tend to slow down its travel until it stops, thus braking the hub 1 and the wheel R of the vehicle.
Thanks to the conical shape of the disc 7 provided with the ring 20, and to the arrangement along a corresponding conical surface of the friction pads 17 on the cup 10, the braking contact between the elements begins very gradually but once started it is develops with high intensity and efficiency thanks to the presence of a pronounced wedging effect.
The result is an extremely smooth braking operation
(very comfortable for the user) but with great force and efficiency, which requires only limited control force from the driver.
On the other hand, since the brake is substantially centered on the plane of symmetry of the wheel perpendicular to the axis, and the heat caused by the friction between the elements 17 and 20 easily finds a leakage path allowing it to dissipate quickly thanks to the particular structure of the brake, there is no cause of imbalance and no overheating condition is created capable of impairing the efficiency of the brake in the event of prolonged use.
<EMI ID = 18.1>
possible simply to make up the clearances due to the wear of the pads 17: in fact, it suffices for this purpose to release
<EMI ID = 19.1>
cup 6, and then re-lock the nut.
In this way, the value, provided for in the project, of the free displacement travel of the cups towards the brake disc is re-established before the contact between pads 17 and rings occurs.
<EMI ID = 20.1>
<EMI ID = 21.1>
The brake according to the invention thus exhibits all the properties which one may wish for a large-scale application in the field of motorcycles, when one wishes to provide high performance at the same time as comfort and safety, especially in sports motorcycles.
The brake of Figure 2 is identical to that of Figure 1 except for the return means which consist of several devices 200, adjustable and capable of automatic take-up of clearances and uniformly distributed around the periphery of the rim 13 of the sleeve 12, provided for this purpose with appropriate radial extensions 13 ', visible in this figure 2 as well as in figure 5.
Usually, three of these devices 200 may be sufficient as illustrated in Figure 5.
As clearly shown in Figure 6, each of these devices comprises a stud 201 with head 202, made integral with the corresponding extension 13 'of the rim 13 (on which it protrudes markedly) by a threaded ferrule 203 which is fixed by screwing into a suitable seat 204 formed on the inside face of the extension 13 'of the flange 13. Between the head
202 of the stud 201 and the ferrule 203 is interposed in a helical spring.
<EMI ID = 22.1>
on the flange 13 to fit into a ferrule 206 which traps a cylindrical coil spring 208 in a suitable seat
207 of the cup 10. The stud 201 is inserted by force into the cylindrical axial passage formed by this spring 208, and can only move relative to the latter by overcoming very high frictional forces. Beyond the ferrule 206 and the spring
208, the stud 201 is further extended to enter an exten-sion 209 of the seat 207.
The bottom 204 'of the seat 204 is found and threaded to receive a screw 210, which can be manipulated from the outside of the seat.
<EMI ID = 23.1>
or by using a suitable tool on its socket head 206
(Figure 6) and pressing its point against the head 202 of the stud 201. The position of the screw 210 can be easily maintained
<EMI ID = 24.1>
The operation of the brake in figure 3 does not differ
of that of Figure 1 in the active phase with the only exception that the displacement of the bowl 10 by the fluid pressure control means is performed, not against the action of the spring 26. but against the force of recall of devices 200.
It is on these devices that falls the task of returning the cuvette
10 in inactive position at the end of a braking operation. It will be observed that, when brake fluid is sent for this purpose
under pressure in the chambers 21 to brake the wheel, and that
the cup 10 is thus moved from the outside towards the hub 1, the stud 201 of each of the return devices remains blocked by friction in the spring 208, while the cup
<EMI ID = 25.1>
comes to compress the spring 205. When the braking action ceases, this spring tends to return the head 202 of the stud 201 to the initial position and, again thanks to the high friction grip between
the stud 201 and the spring 210, these are the entire cups 10 which are thus returned to the rest position, thus freeing the ring 20 of the disc 7 from the braking action of the pads
friction 17.
As has been said, the recall devices 200 allow continuous automatic catching up of the games. When braking
<EMI ID = 26.1>
compared to an established value, the stud 201 is forced to move inside the spring 208 overcoming the friction forces, once the spring 205 is completely compressed by the head 202 of the stud 201 and this until that the pads.17 come into contact with the ring 20 of the disc 7. In this way, once the various parts return to the rest position, the play between the pad 17 and the ring 20 is restored to its normal value, equal to the stroke offered to the head 202 of the stud 201 which compresses the spring 205 of the ferrule 203.
On the other hand, the return devices 200 also allow precise adjustment of the clearance between the brake cup 10 with friction pads 17 and the disc 7 of the brake. For this purpose it can be considered that this play is equal to the axial play between the
head 202 of the stud 201 and the ferrule 203 of the devices 200, multiplied by the sine of the angle between the disc 7 of the brake and the axis of the wheel 1. The clearance adjustment in the brake can thus
<EMI ID = 27.1>
Intermediate of the clearance adjustment between the head 202 and the ferrule 203 of the devices 200, by screwing the screw 210 more or less fully in order to more or less limit the travel allowed for the stud 201 without displacement relative to the spring 212.
The superiority of this cuvette return device
braking system becomes clear from the possibility of
adjustment and automatic catching up of clearances, particularly
those due to wear of the brake friction pads: this allows
to maintain permanently at the desired value, chosen at <EMI ID = 28.1>
between pads and brake disc which provides clear advantages from the point of view of efficiency and safety, as well as smoothness of braking. Even as far as the driver is concerned, especially if he is a racing motorcyclist, this is an important advantage because he does not have to change the intensity of the appropriate control forever. according to the wear of the brake, and this, either that it changes machine, or that it uses the same machine on a long course requiring repeated use of the brakes. In addition, the use of the devices described makes it possible to avoid any particular adjustment of the brakes in the event of the wheel being removed: as soon as the wheel is reassembled, the brake will be perfectly adjusted after the first operation.
<EMI ID = 29.1>
the brake to different clearance values if necessary. All these observations show that the application of these devices allows the brake according to the invention to provide better performance. This is all the more true for competition motorcycles.
Figure 3 shows a type more powerful than that of Figure 2. In a brake of this type, a disc 107, arranged <EMI ID = 30.1>
The element or rim 106 and the crown 106 'have in cross section a V-shaped profile to which the disc connects.
<EMI ID = 31.1>
The disc 107 is stiffened by radial ribs 108 while radial ribs 109 stiffen the outer part
<EMI ID = 32.1>
106 'in which are formed -soulage holes of the wheel spokes.
The crown 106 'is extended in the center by a disc or flange D of the wheel connecting the hub M to the hoop C. On the
<EMI ID = 33.1>
constitutes the fork are attached, on both sides of the disc
107, two brake rings 120 of suitable material, with well polished surfaces.
The 107 "'mark indicates relief and ventilation holes in disc 107.
Hub 101 is rotatably mounted on two pivot bearings
<EMI ID = 34.1>
fitted in addition two brake plates or cups 110, of which
each, identical to the cup 10 of the brake of FIG. 2. is mounted movably from the marl way on a corresponding sleeve
<EMI ID = 35.1>
on the branches of the fork 102 and enter seats
119 cuvettes.
The cups 110 are arranged such that the brake pads 117 which they carry are adapted to engage with the added rings 120 of the disc 107.
In addition, between each of the two cups 110 and each of the two flanges 113 of the sleeves 112, are mounted several
(preferably three, figure 5) return devices 200 identical to those of the brake of figure 2.
In operation, the 3 devices 200 maintain normal
<EMI ID = 36.1>
the brake is actuated, the brake fluid arrives at the control pistons of the cups 110, which are pushed simultaneously and against the action of the devices 200 towards the hub 101, as for the brake of FIG. 1. Contact occurs, first progressive, then intense with a wedging effect, of the friction pads 117 with the rings 120 of the disc 107, which slows down the
<EMI ID = 37.1>
positive 200 return the cuvettes 110 to the rest position.
Compared to the brake of figure 2, that of figure 3
is obviously more powerful because, for similar dimensions and bulk; it makes it possible to double the surfaces (active
during braking) on which the contact between
the friction pads and the brake disc. In addition, the distribution of masses, already substantially uniform with respect to
the wheel plane of symmetry for the brake of Figure 1 (with the help of some construction adjustments) becomes perfectly uniform in the brake described last, which is obviously another advantage, which may compensate in some cases for the greatest complication in manufacturing and the
resulting higher cost.
Figure 5 shows how, to promote cooling of the brake parts that can easily heat up
a as a result of the friction between the friction pads and the brake disc, the brake cups 10 of the apparatus according to the invention
<EMI ID = 38.1>
the operation of the motorcycle (or of the vehicle in general) and protected by a mesh 305. This air intake naturally corresponds to air outlets or outlets (not shown). In this arrangement, applicable to all the illustrated embodiments of the brake according to the invention, the parts
more delicate (brake discs or rings and friction pads) are effectively protected against bad weather and
dirt, which makes the brake safe and effective mixes in poor conditions of use.
It is clear that the disc brake proposed by the invention could be produced, as has already been noted, according to other execution forces, capable of combining the characteristics with those of types already known, and in which it is possible to have recourse to variations made to the arrangements described here without thereby departing from the scope of the invention.
It should be noted in particular that the sign of the taper of the brake discs and the corresponding friction pads
are of no particular importance and may be opposed
to that shown in the accompanying drawings. The inclination of the cooperating conical surfaces may vary from that shown.
CLAIMS.
1. Disc brake for land vehicle wheels
and aerial, in particular motorcycles, of the type with brake disc incorporated in a wheel hub, characterized by the fact of comprising,
<EMI ID = 39.1>
of the wheel with the spoke-holder rim of this wheel, and at least one non-rotating braking plate or cup, flanking the hub and provided with one or more friction pads, and which can move along the axis of the wheel for establishing or removing braking contact between the friction pads and the disc under the opposing action of fluid pressure control means and spring return means, as well as by the fact that the braking surface of the disc is a conical surface, the axis of which coincides with that of the wheel, with the friction pads being mounted on the braking plate so as to lie on a conical surface conforming to the disc braking surface with which they are intended to get into gear.