FR3030659A1 - BRAKE COMPRISING A DEVICE, DEVICE AND METHOD FOR COLLECTING DUST EMITTED BY FRICTION OF A VENTURI-EFFECT DISC BRAKE - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'aspiration recevant d'une part un flux d'aspiration de poussières provenant d'un disque de frein et présentant d'autre part un conduit d'entrainement recevant un flux d'entrainement, lequel conduit présente un rétrécissement qui génère une zone de basse pression et le flux d'aspiration débouchant dans le conduit d'entrainement au niveau d'une telle zone après filtration.Suction device receiving on the one hand a suction flow of dust from a brake disk and having on the other hand a drive duct receiving a drive flow, which duct has a narrowing which generates a zone of low pressure and the suction flow opening into the drive conduit at such a zone after filtration.
Description
- 1 - « Frein muni d'un dispositif, dispositif et procédé de captage des poussières émises par le frottement d'un frein à disque par effet Venturi » Introduction L'invention se rapporte à un dispositif d'aspiration recevant d'une part un flux d'aspiration de poussières provenant d'un disque de frein et présentant d'autre part un conduit d'entrainement recevant un flux d'entrainement, lequel conduit présente un rétrécissement qui génère une zone de basse pression et le flux d'aspiration débouchant dans le conduit d'entrainement au niveau d'une telle zone après filtration. L'invention se rapporte également à un frein muni d'un tel dispositif et à un procédé de captage de telles poussières par effet Venturi. Etat de la technique antérieur De manière générale, l'invention se rapporte au domaine des freins, en particulier des freins aptes à capter par aspiration des poussières émises par une garniture destinée à freiner lors de la mise en oeuvre de ces freins. Salissantes pour les jantes, les poussières de freins sont surtout nocives pour la santé car elles comprennent des particules de cuivre oxydées. Selon l'Insa, l'abrasion des seules plaquettes de freins représente 12,5 à 20% des émissions de particules dues au trafic routier. On connaît le document FR2997743 qui enseigne un dispositif comprenant une turbine d'aspiration apte à capter des poussières en provenance d'un disque de frein et un galet pour entrainer la turbine d'aspiration, le galet étant en appui sur le disque de frein, ce qui entraine la turbine d'aspiration lors de la rotation du galet. L'épaisseur du disque de frein varie d'une part avec l'usure et d'autre part avec les variations de température. Cela peut entraîner des problèmes de réglage ou de mise au point, au montage ou au fur et à mesure de l'usure.- 1 - "Brake with device, device and method for collecting dust emitted by the friction of a disc brake by the Venturi effect" Introduction The invention relates to a suction device receiving on the one hand a dust suction flow coming from a brake disc and having on the other hand a driving duct receiving a drive flow, which duct has a narrowing which generates a low pressure zone and the suction flow opening in the drive duct at such a zone after filtration. The invention also relates to a brake provided with such a device and to a method for capturing such dust by Venturi effect. STATE OF THE PRIOR ART In general, the invention relates to the field of brakes, in particular brakes able to capture by suction dust emitted by a lining intended to brake during the implementation of these brakes. Dirty rims, brake dust is especially harmful to health because they include oxidized copper particles. According to Insa, the abrasion of brake pads alone accounts for 12.5 to 20% of particulate emissions from road traffic. Document FR2997743 is known which teaches a device comprising a suction turbine capable of collecting dust from a brake disk and a roller for driving the suction turbine, the roller bearing on the brake disk, which drives the suction turbine during the rotation of the roller. The thickness of the brake disc varies on the one hand with the wear and on the other hand with the variations of temperature. This can lead to adjustment or debugging problems, assembly or wear.
Le document précité prévoit de résoudre ce problème avec la mise en place d'un rappel élastique pour maitriser la pression d'appui du galet sur le disque de frein. Un but de l'invention est de résoudre le problème précité sans utiliser de pièce mécanique supplémentaire, qui engendre elle-même des problèmes d'installation, de maintenance et un surcoût de fabrication. -2 Du fait des hautes températures que peut atteindre le disque lors d'un freinage, son contact avec le galet oblige à choisir un matériau thermiquement résistant. C'est une contrainte à la conception et une source de coût.The aforementioned document provides for solving this problem with the introduction of an elastic return to control the bearing pressure of the roller on the brake disc. An object of the invention is to solve the aforementioned problem without using additional mechanical part, which itself generates problems of installation, maintenance and additional manufacturing cost. Due to the high temperatures that the disk can reach during braking, its contact with the roller makes it necessary to choose a thermally resistant material. It is a constraint to design and a source of cost.
L'entraînement par galet au contact du disque de frein peut provoquer la génération d'un bruit. Cet entraînement crée aussi un couple résiduel de freinage, constituant ainsi un prélèvement de puissance, qui plus est de façon permanente. Cela diminue la puissance disponible et augmente la consommation, et donc 10 augmente aussi la production de CO2. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui résolvent le problème de variation de l'épaisseur du disque de frein sans utiliser de pièce supplémentaire ou le moins possible 15 Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui entrainent moins de contrainte à la conception et à la fabrication et qui soient moins source de coût et plus robuste que le dispositif selon l'art antérieur. 20 Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui soient plus silencieux que le dispositif selon l'art antérieur. Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par 25 un frein qui prélèvent moins de puissance que le dispositif selon l'art antérieur. Exposé de l'invention Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un dispositif d'aspiration apte à capter des poussières 30 en provenance d'au moins un disque de frein. Le dispositif comprend : - au moins un conduit, dit d'entrainement, présentant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, le conduit d'entrainement étant apte à recevoir un flux d'air par l'ouverture d'entrée ; - au moins une ouverture, dite de captage, disposée au regard d'une 35 sortie d'une région de frottement entre le disque de frein et au moins -3 une garniture, l'ouverture de captage étant reliée par au moins un conduit, dit d'aspiration, au conduit d'entrainement par au moins une ouverture, dite aspirante ; et de préférence au moins un conduit d'aspiration étant disposé de chaque côté du disque de frein. - au moins un élément filtrant disposé dans le conduit d'aspiration entre l'ouverture de captage et l'ouverture aspirante, de préférence avant que le conduit d'aspiration ne débouche dans le conduit d'entrainement. Selon l'invention, le conduit d'entrainement présente un rétrécissement agencé pour générer une zone de basse pression dans le conduit d'entrainement et l'ouverture aspirante débouche dans la zone de basse pression. Ainsi, l'invention repose sur l'utilisation du flux d'air reçu dans le conduit d'entrainement. Par effet Venturi, ce flux d'air génère une zone de basse pression au niveau du, ou juste après le, rétrécissement du conduit d'entrainement. Cette dépression engendre une aspiration dans chacun des conduits d'aspiration. Le flux d'air et le rétrécissement permettent donc l'aspiration des poussières en provenance de vannes de ventilation de l'au moins un disque de frein. Ne nécessitant pas d'appui sur le disque de frein, cet entrainement n'est pas dépendant de la variation de l'épaisseur de ce dernier. Ne présentant pas de contact avec le disque de frein, cet entrainement réduit l'importance des contraintes et les coûts. Pour la même raison, le dispositif selon l'invention est plus silencieux que le dispositif selon l'art antérieur.Roller drive in contact with the brake disc may cause noise generation. This drive also creates a residual braking torque, thus constituting a power draw, which is permanently. This decreases the available power and increases the consumption, and therefore also increases the production of CO2. An object of the invention is to provide a device, a brake provided with this device and a method of collecting dust emitted by a brake which solve the problem of varying the thickness of the brake disk without using an additional part or the Another possible object of the invention is to provide a device, a brake provided with this device and a method for collecting dust emitted by a brake which causes less constraint in the design and manufacture and is less source cost and more robust than the device according to the prior art. Another object of the invention is to provide a device, a brake provided with this device and a method for collecting dust emitted by a brake that is quieter than the device according to the prior art. Another object of the invention is to provide a device, a brake provided with this device and a method for collecting dust emitted by a brake which draws less power than the device according to the prior art. SUMMARY OF THE INVENTION According to a first aspect of the invention, at least one of the abovementioned objectives is achieved with a suction device capable of collecting dust from at least one brake disk. The device comprises: - at least one conduit, said drive, having an inlet opening and an outlet opening, the drive conduit being adapted to receive a flow of air through the inlet opening; at least one opening, referred to as a sensing opening, arranged opposite an outlet of a region of friction between the brake disk and at least one lining, the sensing opening being connected by at least one duct, said suction, to the drive duct by at least one opening, said suction; and preferably at least one suction duct being disposed on each side of the brake disc. at least one filtering element arranged in the suction duct between the collection opening and the suction opening, preferably before the suction duct opens into the drive duct. According to the invention, the drive duct has a constriction arranged to generate a low pressure zone in the drive duct and the suction opening opens into the low pressure zone. Thus, the invention is based on the use of the air flow received in the drive conduit. By Venturi effect, this airflow generates a zone of low pressure at or immediately after the narrowing of the driving duct. This depression generates suction in each of the suction ducts. The air flow and shrinkage thus allow the aspiration of dust from ventilation valves of the at least one brake disc. Not requiring support on the brake disc, this training is not dependent on the variation of the thickness of the latter. Not having contact with the brake disc, this training reduces the importance of the constraints and the costs. For the same reason, the device according to the invention is quieter than the device according to the prior art.
Pour la même raison, le dispositif selon l'invention prélève moins de puissance que le dispositif selon l'art antérieur, voire aucune. Dans un premier ou un deuxième mode de réalisation, le dispositif selon l'invention peut avantageusement comprendre un élément formant une cloche recouvrant la surface du disque.For the same reason, the device according to the invention draws less power than the device according to the prior art, or none at all. In a first or a second embodiment, the device according to the invention may advantageously comprise a bell-forming element covering the surface of the disk.
Dans le premier mode de réalisation du dispositif d'aspiration selon l'invention, le dispositif selon l'invention est agencé pour être monté sur un frein à disque ventilé dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée du conduit d'entraînement reçoit un flux d'entrainement provenant de vannes de ventilation du disque de frein ventilé. -4 - Dans une particularité de ce premier mode de réalisation, la cloche inclut une partie apte à recouvrir la tranche extérieure du disque de frein de façon à collecter le flux d'entraînement. Cette partie forme le conduit dit d'entraînement agencé pour diriger le flux d'entraînement vers une sortie.In the first embodiment of the suction device according to the invention, the device according to the invention is arranged to be mounted on a ventilated disk brake in a position in which the inlet opening of the driving duct receives a drive flow from ventilation valves of the ventilated brake disc. In a feature of this first embodiment, the bell includes a portion adapted to cover the outer edge of the brake disk so as to collect the drive flow. This part forms the so-called drive conduit arranged to direct the drive flow to an output.
Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est agencé pour être monté sur un frein à disque dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée du conduit d'entraînement reçoit un flux d'entrainement résultant du déplacement d'un véhicule équipé du frein à disque.In the second embodiment, the device according to the invention is arranged to be mounted on a disk brake in a position in which the inlet opening of the driving duct receives a driving flow resulting from the displacement of a vehicle equipped with the disc brake.
Dans le premier mode de réalisation ou dans le deuxième mode de réalisation du dispositif d'aspiration selon l'invention et de manière alternative ou en combinaison avec l'aptitude de la cloche à recouvrir la tranche extérieure du disque de frein de façon à collecter le flux d'entraînement, la cloche inclut une ou plusieurs parties d'aspiration aptes à recouvrir chacune une partie de la surface latérale de l'au moins un disque avec le frein, à la sortie de la région de frottement de la garniture avec le disque de frein. Cette ou ces parties communiquent avec le conduit d'entrainement de façon à aspirer dans ce ou ces parties les poussières sous l'effet d'une dépression créée par le rétrécissement du conduit d'entrainement et la zone de basse pression générée en son sein, formant ainsi un ou plusieurs conduits d'aspiration. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un frein à disque présentant des conduits de ventilation débouchant par la tranche extérieure du disque de frein. Le frein à disque est muni d'un dispositif d'aspiration selon l'invention. Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de captage des poussières émises par le frottement d'un frein à disque ventilé de frein. Le procédé de captage selon l'invention comprend : - une réception d'un flux d'air, dit entraînement, par une ouverture d'entrée d'un conduit, dit d'entrainement ; - un guidage du flux d'entraînement au sein d'un rétrécissement formé dans le conduit d'entraînement, générant ainsi une zone de basse pression ; - une aspiration d'un flux d'air, dit d'aspiration, par une ouverture, dite de captage, formée dans un conduit d'aspiration communiquant avec le -5 - conduit d'entraînement par une ouverture, dite aspirante, disposée au niveau de la zone de basse pression ; l'ouverture de captage étant disposée au regard d'une sortie d'une région de frottement entre le disque de frein et au moins une garniture ; - au moins une filtration du flux d'aspiration, de préférence avant qu'il ne débouche dans le conduit d'entrainement. De préférence, le flux d'entrainement est obtenu par captation d'un flux d'air provenant de conduits de ventilation débouchant de la tranche extérieur du disque de frein.In the first embodiment or in the second embodiment of the suction device according to the invention and alternatively or in combination with the ability of the bell to cover the outer edge of the brake disk so as to collect the driving flow, the bell includes one or more suction parts each capable of covering a portion of the lateral surface of the at least one disk with the brake, at the exit of the friction region of the pad with the disk of brake. This or these parts communicate with the drive duct so as to suck in this or these parts the dust under the effect of a depression created by the narrowing of the drive duct and the low pressure zone generated therein, thus forming one or more suction ducts. According to a second aspect of the invention, there is provided a disc brake having ventilation ducts opening through the outer edge of the brake disc. The disc brake is provided with a suction device according to the invention. According to a third aspect of the invention, there is provided a method of collecting dust emitted by the friction of a ventilated brake disk brake. The capture method according to the invention comprises: - a reception of a flow of air, said drive, by an inlet opening of a conduit, said drive; a guide of the driving flow within a narrowing formed in the driving duct, thus generating a zone of low pressure; - A suction of an air flow, said suction, by an opening, said sensor, formed in a suction duct communicating with the -5 - conduit by an opening, called suction, disposed at level of the low pressure zone; the sensing opening being disposed opposite an outlet of a friction region between the brake disc and at least one liner; at least one filtration of the suction flow, preferably before it opens into the drive duct. Preferably, the drive flow is obtained by capturing a flow of air from ventilation ducts leading to the outer edge of the brake disc.
Description des figures D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe décalée, au travers du dispositif d'aspiration, dans des plans parallèles au plan du disque, d'un frein muni d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus, en coupe selon AA à travers le conduit d'entraînement, du frein muni du premier dispositif.DESCRIPTION OF THE FIGURES Other advantages and particularities of the invention will appear on reading the detailed description of implementations and non-limiting embodiments, with reference to appended figures in which: FIG. 1 is a partial schematic view in offset section, through the suction device, in planes parallel to the disk plane, a brake provided with a device according to the invention; - Figure 2 is a top view, in section along AA through the drive conduit, the brake provided with the first device.
Description d'exemples de modes de réalisation Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de captage 1 équipant un disque de frein ventilé 2 et fixé sur un étrier de frein 22. Le dispositif de captage 1 comprend des conduits de ventilation 3 formés dans son épaisseur 4 et qui débouchent sur sa tranche extérieure 5. Sous l'effet de la force centrifuge créée par la rotation 20 du disque, ces conduits de ventilation 3 aspirent de l'air par la tranche intérieure 7 du disque de frein 2. Selon les configurations, les conduits de ventilation 3 pourraient aussi aspirer de l'air sur la surface de frottement du disque de frein 2 par des -6 ouvertures latérales. En fonctionnement, cet air est propulsé vers l'extérieur et dans le sens de la rotation 20 du disque. Dans un premier mode de réalisation, le dispositif 1 est agencé pour être monté sur le frein à disque ventilé 2. L'air A est capté par un carter 8 - ou cloche - qui entoure la tranche extérieure du disque 2, sur une partie de sa périphérie, et affleure sa surface en dehors d'ouvertures de captage 13 de façon à y former une quasi-étanchéité. La cloche 8 présente un conduit d'entrainement 10 formé dans l'intérieur de cette cloche 8. Le conduit d'entrainement 10 présente une ouverture d'entrée 6 et une ouverture de sortie 16. Plus précisément, le dispositif est dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée 6 du conduit d'entraînement 10 reçoit le flux d'entrainement A provenant du disque de frein ventilé 2 La cloche 8 dirige l'air A vers un rétrécissement 9 d'un conduit d'entrainement 10. Le rétrécissement 9 génère une zone de basse pression. La cloche 8 présente aussi deux ouvertures de captage 13, formées chacune dans un conduit d'aspiration 14 communiquant avec le conduit d'entraînement 10 par une ouverture 0 dite aspirante disposée au niveau de la zone de basse pression. L'ouverture aspirante 0 débouche latéralement dans le conduit d'entraînement 10. Selon les configurations, l'ouverture aspirante 0 pourrait aussi déboucher par injection dans le conduit d'entrainement 10 dans le sens du flux d'air A. La cloche forme deux conduits d'aspiration 14, un de chaque côté du disque, chaque ouverture de captage 13 est disposée au regard de la sortie de la région de frottement entre le disque de frein 2 et la garniture 21. La zone de basse pression et l'ouverture aspirante 0 provoquent une aspiration d'un flux d'air B, dit d'aspiration via l'ouverture de captage 13. La cloche 8 présente en outre un filtre 15 au travers duquel est expulsé l'air collecté B. Le filtre 15 est statique par rapport au conduit d'aspiration 14. Après avoir traversé ce filtre 15, le flux B est nettoyé des poussières émises par le disque de frein et rejoint le flux d'air A. Ainsi, les poussières piégées dans le filtre 15 ne sont pas émises dans l'atmosphère. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes -7 - caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.DESCRIPTION OF EXAMPLE EMBODIMENTS These embodiments being in no way limiting, it will be possible, in particular, to make variants of the invention comprising only a selection of characteristics described hereinafter, isolated from the other characteristics described, if this selection characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. FIGS. 1 and 2 show a sensing device 1 fitted to a ventilated brake disc 2 and fixed on a brake caliper 22. The sensing device 1 comprises ventilation ducts 3 formed in its thickness 4 and opening onto its outer edge 5. Under the effect of the centrifugal force created by the rotation of the disk, these ventilation ducts 3 draw air through the inner wafer 7 of the brake disk 2. Depending on the configurations, the ventilation ducts 3 could also sucking air on the friction surface of the brake disc 2 by -6 side openings. In operation, this air is propelled outwards and in the direction of rotation of the disc. In a first embodiment, the device 1 is arranged to be mounted on the ventilated disk brake 2. The air A is captured by a casing 8 - or bell - which surrounds the outer edge of the disk 2, on a part of its periphery, and is flush with its surface outside pickup openings 13 so as to form a quasi-seal. The bell 8 has a drive duct 10 formed in the interior of this bell 8. The drive duct 10 has an inlet opening 6 and an outlet opening 16. More precisely, the device is in a position in the inlet opening 6 of the drive duct 10 receives the drive flow A from the ventilated brake disc 2 The bell 8 directs the air A to a constriction 9 of a drive duct 10. narrowing 9 generates a low pressure zone. The bell 8 also has two sensing apertures 13, each formed in a suction duct 14 communicating with the drive duct 10 by a so-called suction opening 0 disposed at the level of the low pressure zone. The suction opening 0 opens laterally into the drive duct 10. According to the configurations, the suction opening 0 could also result in injection into the drive duct 10 in the direction of the air flow A. The bell forms two suction ducts 14, one on each side of the disc, each sensing opening 13 is disposed opposite the outlet of the friction region between the brake disc 2 and the lining 21. The low pressure zone and the opening aspirant 0 cause aspiration of a flow of air B, said suction via the sensing opening 13. The bell 8 further has a filter 15 through which is expelled the collected air B. The filter 15 is static with respect to the suction duct 14. After passing through this filter 15, the stream B is cleaned of the dust emitted by the brake disk and joins the air stream A. Thus, the dust trapped in the filter 15 are not not emitted into the atmosphere. Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention. In addition, the various features, shapes, variants and embodiments of the invention may be associated with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other.
Nomenclature 1 dispositif de captage 2 disque de frein 3 vannes ou conduits de ventilation 4 épaisseur du disque 5 tranche extérieure du disque 6 ouverture d'entrée du conduit d'entraînement 7 tranche intérieure de disque 8 carter formant une cloche 9 rétrécissement du conduit d'entrainement 10 conduit d'entrainement 13 ouverture de captage du conduit d'aspiration 14 conduit d'aspiration 15 filtre 16 ouverture de sortie 20 rotation du disque 21 garnitures de freinage 22 étrier de frein A flux d'air d'entraînement B flux d'air d'aspiration 0 ouverture aspirante entre conduit d'entrainement et conduit d'aspiration -8 -Nomenclature 1 sensing device 2 brake disc 3 valves or ventilation ducts 4 disc thickness 5 outer edge of the disc 6 inlet opening of the driving duct 7 inner slice of disc 8 housing forming a bell 9 shrinking of the duct drive 10 drive line 13 intake opening of suction line 14 suction line 15 filter 16 outlet opening 20 disk rotation 21 brake linings 22 brake caliper A drive air flow B flow suction air 0 suction opening between drive duct and suction duct -8 -
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