Brevet FR2335742A1 — publié le 19770715

La présente invention a pour objet un disque de frein, notamment pour véhicule automobile, comportant un disque de friction de forme annulaire placé à l'extérieur qui possède deux surfaces frontales planes et parallèles sur lesquelles viennent s'appliquer des deux c8tés des plaqueaesefrein et comportant au centre une cuvette intérieure destinée à etre fixée sur l'arbre ou essieu destiné à etre freiné. Dans les véhicules, on utilise depuis longtemps déjà avec succès des freins à disque qui sont dotés de disques du type décrit ci-dessus. Lors du freinage, le serrage des plaquettes de frein contre le disque de friction des disques de frein transforme l'énergie cinétique du véhicule en énergie calorifique. I1 se développe à la surface du disque de frein des températures élevées qui doivent etre surtout transmises à l'air ambiant. Dans les disques de frein de type courant, le disque de friction ne fait qu'un avec la cuvette intérieure qui joue le r8le de corps de vissage et se présente sous la forme d'une pièce de fonte unique. Lors du freinage, c' est d'abord le disque de friction qui est porté à très haute température. Et ce n'est qu'au bout d'un certain temps que la chaleur est transmise en partie à la cuvette intérieure. Par suite de la rotation du disque, le disque de friction se refroidit plus vite que la cuvette intérieure. I1 s'ensuit qu'il se produit entre le disque de friction et la cuvette intérieure des contraintes thermiques qui peuvent etre plus grandes que la résistance à la chaleur du matériau. Dans de tels cas, il y a risque de rupture du disque de frein sous l'effet de ces tensions thermiques. C'est un but de l'invention de fournir un disque de frein du type décrit plus haut perfectionné grSce à des mesures de construction qui permettent d'annuler dans une large mesure les tensions thermiques qui prennent naissance et de diminuer la transmission de chaleur du disque de friction à la cuvette intérieure. Ce but est atteint, oonformément à l'invention, grâce au fait que, pour relier la cuvette au disque de friction, on utilise plusieurs nervures réparties sur la périphérie de la cuvette entre lesquelles se trouvent des évidements. L'avantage du dispositif selon l'invention est que le disque de friction qui se trouve à l'extérieur s'échauffe de façon plus régulière et que la transmission de chaleur aux nervures est dans une large mesure interrompue. En outre, dans les disques de frein aérés, les déformations par gauchissement sont notablement diminuées. De plus, la liaison réalisée à l'aide de nervures entre le disque de friction situé à l'extérieur et la cuvette intérieure améliore sensiblement l'élasticité de la structure. Selon un développement avantageux de l'invention, les évidements ménagés entre les nervures peuvent être continus d'un bout à l'autre dans le sens axial. Pour améliorer le brassage de l'air et augmenter la déperdition de chaleur, les nervures peuvent se présenter sous la forme de palettes et, d'une façon particulièrement avantageuse, être inclinées par rapport à une direction normale à la surface périphérique de la cuvette intérieure; cette inclinaison peut atteindre 900 et, dans ce cas, les nervures partent au moins approximativement tangentiellement de la périphérie de la cuvette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente un premier disque de frein, partie en vue de dessus axiale et partie en coupe transversale passant par le disque de friction et dirigée perpendiculairement à l'axe de rotation du disque de frein; la figure 2 est une vue de ce meme disque de frein partie en élévation et partie en coupe suivant la ligne en traits interrompus Il-Il de la figure 1; la figure 3 est une vue d'un deuxième disque de frein en vue de dessus axiale; la figure 4 est une vue partie en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3 et partie en élévation;; la figure 5 représente de la meme façon que la figure 3 un troisième plateau de frein, de type aéré, comportant des nervures coulées entre le disque et la cuvette intérieure. Le disque de frein représenté sur les figures 1 et 2 est fait en une seule pièce avec un matériau approprié, par exemple en acier. Son disque de friction 1 annulaire situé à l'extérieur est relié exclusivement par de nombreuses nervures 3 à sa cuvette intérieure centrale 2 propre à le fixer sur un essieu de véhicule non représenté destiné à être freiné. Ces nervures de liaison sont réparties uniformément sur la circonférence extérieure de la cuvette 2 et, dans l'exemple de réalisation représenté, sont décalées les unes par rapport aux autres d'environ 200. Elles sont dirigées dans le sens radial vers l'extérieur, leurs faces latérales 4 et 5 qui s'étendent dans le sens axial du disque de frein sortant sensiblement tangentiellement de la surface latérale 6 de la cuvette intérieure 2. Elles font un angle d'envirdn 750 avec les normales correspondantes à la surface périphérique de la cuvette intérieure 2 dont l'une a été représentée en 7 sur la figure 1 en tirets.On obtient ainsi un effet de ventilateur marqué qui améliore notablement la transmission de chaleur à l'air ambiant. En outre, pour augmenter la transmission de chaleur à l'air ambiant, le disque de friction 1 est muni d'une aération intérieure. Celle-ci est réalisée grâce. au fait que le disque de friction I comporte une paroi frontale avant 8 et une paroi frontale arrière 9. Bes deux parois frontales sont maintenues écartées l'une-de l'autre par d'étroites traverses 10. Ces traverses sont dirigées dans le sens radial et relient mécaniquement entre elles les deux parois frontales s et 9 de telle sorte qu'il est formé entre deux traverses successives 10 un canal de passage d'air 11, par lequel une violente succion peut etre exercée sur l'air ambiant qui se trouve dans le voisinage de la surface latérale 6 de la cuvette intérieure et qui est refoulé vers l'extérieur par les nervures 3.En liaison avec la transmission de chaleur à la cuvette intérieure 2 qui permettent les nervures et qui est assez faible, et avec la forte déperdition de chaleur réalisée comme décrit ci-dessus à l'aide du courant de circulation d'air dans le sens radial passant à travers les deux parois frontales 8 et 9, on empoche que la cuvette ne s'échauffe trop fortement et qu'il puisse se former d'importantes contraintes ou tensions thermiques entre cette cuvette et le disque de friction. En outre, grâce à l'obliquité des nervures 3, on réalise une élasticité élevée entre la cuvette et le disque de friction, et les tensions thermiques qui pourraient éventuellement se produire peu- vent être supprimées par une sorte de mouvement de ressort de torsion entre la cuvette 2 et le disque de friction 1. On augmente de cette façon dans une proportion importante la puissance defreinage admissible du disque de frein. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, contrairement au mode de réalisation qui vient d'être décrit, le disque de friction 1 situé à l'extérieur est massif, néanmoins, comme dans le premier exemple de réalisation, il est relié par un grand nombre de nervures 13 avec la cuvette intérieure 2 qui est à peu près identique et qui, de même que dans le premier exemple de réalisation, comporte un collet annulaire 12 permettant la fixation à un essieu de véhicule non représenté. Les nervures de liaison 13 en forme de palettes s'étendent sur presque toute la profondeur axiale de la cuvette 2. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, les parois latérales 14 et 15 des différentes nervures 13 sont parallèles entre elles et parallèles à l'axe de rotation 16 du disque de frein.Etant donné que les nervures de liaison 13 prévues sur la surface latérale 6 de la cuvette 2 sont redressées verticalement, leur extension axiale est sensiblement plus grande dans le voisinage de la cuvette 2 que dans la zone de leur jonction avec le disque de friction 1 formé d'une seule pièce. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 5, les nervures de liaison 23 sont fabriquées à part et elles sont entou rées,à une extrémité,par le matériau du disque de friction 1 coulé monobloc et, à l'autre extrémité, par celui de la cuvette intérieure 2 qui est coulée séparément du disque de friction 1. Pour simplifier les opérations de montage avant la coulée, les nervures de liaison 23 peuvent être réunies les unes aux autres en formant une couronne de nervures. De même que dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le disque de friction 1 de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 5 est à double paroi et il possède une paroi frontale avant 28 et une paroi frontale arrière 29.Ces deux parois frontales sont disposées -parallèlement à une certaine distance l'une de l'autre et sont reliées en une seule pièce par exemple au moyen de douze traverses radiales 30-réciproquement décalées de 300. Pour augmenter la rigidité du disque de friction 1 et pour mieux ancrer les nervures de liaison 23 dans le matériau coulé qui les entoure, il est prévu sur tout le pourtour de la face intérieure du disque de friction 1 une traverse axiale 31. Pour augmenter la transmission de chaleur à l'air extérieur, il est prévu dans chacune des deux parois frontales 28 et 29 trois ouvertures de perforation 32 disposées dans le même alignement radial, chacune d'elles se trouvant entre deux des traverses radiales 30. Comme le prévoit l'exemple représenté, ces ouvertures peuvent aller en s'élargissant en forme de connes en direction des faces frontales du disque de friction 1 sur lesquelles viennent s'appliquer des plaquettes de frein non représentées. Mais il est également possible que ces perforations s'élargissent en forme de cônes en direction des canaux d'évacuation d'air 33 qui sont disposés entre deux traverses radiales 30, ce qui a l'avantage d'augmenter de façon correspondante la surface de frottement pour les plaquettes de frein qui viennent s'y appliquer. L'avantage particulier qu'offrent les modes de réalisation décrits et représentés d'un disque de frein selon l'invention réside en ce que le refroidissement du disque de friction est sensiblement amélioré et que l'apparition de tensions thermiques est évitée dans une large mesure. REVENDITI0NS 1.- Disque de frein, notamment pour véhicule automobile, comportant un disque de friction annulaire disposé à l'extérieur qui possède deux surfaces frontales planes et parallèles entre elles sur lesquelles viennent s'appliquer des deux cotés des pla qudRes de frein, ainsi qu'une cuvette intérieure disposée au centre, au moyen de laquelle le plateau de frein est fixé sur un arbre ou essieu destiné à être freiné, caractérisé en ce que, pour assurer la liaison entre la cuvette intérieure (2) et le disque de friction (1), il est prévu plusieurs nervures (3,13,23) réparties sur la périphérie de la cuvette et entre lesquelles se trouvent des évidements. 2.- Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements prévus entre les nervures (3,13,-23) s'étendent d'un bout à l'autre dans le sens axial. 3.- Disque de frein selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les nervures (13) sont dirigées dans le sens radial. 4.- Disque de frein selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les nervures (3) s'éloignent de la périphérie de la cuvette (2) au moins approximativement tangen tiel lement. 5.- Disque de frein selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les nervures (3,23) sont dirigées obliquement par rapport aux normales (7) à la surface périphérique de la cuvette (2). 6.- Disque de frein selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les nervures (3,13,23) sont en forme de palettes. 7.- Disque de frein selon la revendication 6, caractérisé en ce que les faces latérales (14,15) des nervures (13) qui s'étendent dans le sens de l'axe de rotation (16) sont inclinées par rapport à la direction de l'axe. 8.- Disque de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les nervures (3,13,23) sont venues d'une pièce avec la cuvette (2) et avec le disque de friction (1), et notamment sont coulées ensemble. 9.- Disque de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les nervures (23) sont fabriquées séparément et en ce que l'une de leurs extrémités est entourée par le matériau servant à couler la cuvette (2), l'autre extrémité étant entourée par le disque de friction (1). 10.- Disque de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'extension axiale des nervures (3,13, 23) est notablement plus grande dans le voisinage de la cuvette (2) que dans le voisinage du disque de friction (1). 11.- Disque de frein selon la revendication 10, caractérisé en ce que les nervures (13) s'étendent le long de la cuvette intérieure (2) au moins approximativement sur toute la profondeur axiale de cette cuvette. 12.- Disque de frein selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisé en ce que le disque de friction (1) possède une double paroi, et en ce qu'il est prévu entre la paroi frontale avant (8,28) et la paroi frontale arrière (9,29) du disque de friction (1) une pluralité de traverses radiales (10,30) alternant avec des canaux de circulation d'air (11,33) 13.- Disque de frein selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins dans une des parois frontales (8,9 ou 28,29) du disque de friction (1) des trous de perforation (32) conduisant aux canaux de circulation d'air (33).