Brevet FR2428184A1 — publié le 19800104

La présente invention se rapporte aux disques de freins ventilés destinés plus particulièrement bien que non exclusivement aux freins à disques de grande puissance pour automobiles de course. L'un des principaux problèmes qui posent les freins à disques de grande puissance est la grande quantité de chaleur dégagée lors du serrage des freins. Les disques tendent à jouer le rôle de réservoirs de chaleur pour accumuler cette chaleur dégagée et, dans certains cas, ils approchent de la température du rouge. La haute température du disque de frein qui est en contact avec les garnitures de friction pendant le freinage provoque une décomposition du liant résineux utilisé dans la fabrication des patins ou plaquettes et il en résulte que celles-ci s'usent très rapidement. Dans le cas des automobiles de course, il est donc souhaita- ble de réduire la vitesse d'usure des plaquettes, et, par conséquent, le nombre des arrêts au stand qu'une automobile de course peut devoir effectuer pour le montage de nouvelles plaquettes. Un procédé connu pour réduire la température des disques de freins consiste à ménager des passages de ventilation radiaux ou hélicoldaux dans le disque. Un exemple de ce type de disque est décrit dans le brevet britannique nO 1 079 081. Toutefois, un inconvénient de ce type de disque consiste en ce que le débit d'air de refroidissement que l'on peut faire passer par les passages de ventilation tend à atteindre son maximum. Le but de l'invention est de réaliser un disque de frein ventilé perfectionné. Le disque de frein ventilé suivant l'invention, comprend deux parties annulaires espacées, concentriques, qui comportent des surfaces de friction disposées en sens opposé, les faces arrières de ces parties, qui se font face, étant réunies entre elles par des nervures solidaires de ces parties annulaires, espacées sur la circonférence et contenues dans le volume délimite par lesdites parties annulaires, ces nervures comprenant une série de nervures radialement intérieures et une série de nervures radialement extérieures, chaque nervure intérieure étant inclinée sur le rayon correspondant du disque de sorte que la série de nervures intérieures se comporte comme un rotor qui aspire de l'air dans l'espace compris entre les parties annulaires, cet air passant ensuite sur les nervures extérieures, les nervures intérieures et les nervures extérieures étant décalées de telle manière que les nervures intérieures dirigent l'air vers les espaces compris entre les nervures extérieures. Dans une forme de réalisation préférée, la série de nervures intérieures recouvre radialement la série de nervures extérieures et de façon avantageuse, il est prévu le même nombre de nervures intérieures et de nervures extérieures et les nervures des deux séries sont imbriquées de manière que chaque nervure intérieure soit disposée entre deux nervures extérieures adjacentes et dirige l'air vers un espace compris entre ces deux nervures extérieures. De façon appropriée, une sur deux des nervures intérieures est raccourcie par rapport aux autres nervures intérieures, de manière re que son extrémité se trouve en retrait par rapport à la périphérie intérieure des surfaces de friction, pour faciliter l'afflux d'ajr entre les autres nervures intérieures. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raieront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig.l montre au-dessous de la ligne X-X, une vue en élévation d'un disque de frein suivant l'invention et, au-dessus de cette ligne X-X, une coupe du disque de frein, suivant la ligne A-A de la Fig.2; - la Fig.2 montre un arc de la coupe suivant la ligne II-II de la Fig.1 et représente également plusieurs constructions de nervures différentes dans les secteurs A,B,C et D. En se reportant aux Fig.1 et 2, le disque de frein est réalisé en fonte sous la forme d'une pièce de fonderie monobloc. Le disque comprend deux parties annulaires espacées 11 et 12, centrées sur un même axe, qui portent des surfaces de friction 10 dirigées l'une en face de l'autre et qui en service sont attaquées par deux garnitures de friction ou plaquettes (non représentées). Les faces arrières 20 des parties annulaires 11 et 12 qui sont face à face sont réunies par des nervures 13 et 14 venues de fonderie. Les nervures extérieures 13 sont en nombre égal à celui des nervures intérieures 14 et toutes ces nervures sont agencées de façon à former un jeu de nervures radialement extérieures 13 espacées sur la circonférence et un jeu de nervures radialement intérieures 14 également espacées sur la circonférence. Les nervures extérieures espacées 13 sont orientées radialement par rapport au disque et chaque nervure extérieure s'étend de la périphérie extérieure du disque vers la périphérie intérieure de ce disque en couvrant entre 50 et 75% de la largeur radiale desdites parties annulaires. Les nervures extérieures 13 conduisent la chaleur des surfaces de friction 10 vers le volume intérieur du disque. Chacune des nervures intérieures espacées 14 est inclinée de 30 sur le rayon correspondant du disque, (secteur D, Fig.2) et s'étend radialement du bord intérieur du disque vers l'extérieur de manière que sa partie terminale radialement extérieure se trouve entre deux nervures extérieures 13. Les nervures intérieures inclinées agissent comme un rotor de pompe et attirent l'air dans l'espa- ce 15 compris entre les deux faces arrières 20 puis dirigent l'air vers les intervalles compris entre les nervures extérieures. Ces nervures intérieures 14 conduisent également la chaleur des surfaces de friction 10 des parties 11 et 12 vers l'espace intérieur 15 du disque et de ce fait, les nervures 13 et 14 sont refroidies par le flux d'air qui passe sur elles, en réduisant ainsi la température au niveau des surfaces de friction du disque. Ainsi qu'on l'a indiqué dans les secteurs A, B et C de la Fig.2, la série de nervures intérieures 14 peut être à recouvrement radial par rapport aux nervures extérieures 13 et un procédé commode pour obtenir ce recouvrement consiste à couder la partie 16 de chaque nervure intérieure en dehors de l'alignement du reste de cette nervure intérieure de telle manière que la partie à recouvrement 16 soit alignée sur un rayon du disque. Le degré de recouvrement entre les deux séries de nervures peut être modifié de manière à assurer le degré de refroidissement voulu et ceci modifie le type d'écoulement d'air qui se produit sur la surface des nervures extérieures 13. Dans les secteurs B et C, de la Fig.2, le recouvrement représente environ 10 à 15% de la largeur radiale du disque. Lorsque le disque tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, dans le sens de la flèche Y, l'air passant sur le bord avant de chaque nervure intérieure, par exemple de la nervure 24, est dirigé vers les deux faces de la nervure extérieure 23. L'air passant derrière le bord arrière de la nervure 23 est forcé de former des turbulences par la courte partie coudée 16 de la nervure intérieure 24 En outre, la détente brusque que l'air subit en s'engageant dans l'espace 25 compris entre deux nervures extérieures adjacentes 23 et 26 détermine la formation d'une dépression qui aspire l'air de la zone située en arriè re de la nervure 24. Cette nervure 24 est ainsi refroidie sur les deux faces et les nervures 23 et 26 subissent un refroidissement, l'une sur sa face arrière et l'autre sur sa face avant. Les autres faces des nervures 23 et 26 sont refroidies par l'écoulement de l'air amené par les autres nervures intérieures 14. En variante, et comme on l'a représenté dans le secteur A, le recouvrement peut être tel que chaque nervure intérieure 34 et 44 soit prolongée jusqu'à la périphérie extérieure du disque, pour assurer un recouvrement représentant environ 60 à 65% de la largeur radiale du disque. Dans ce cas, l'air est seulement refoulé à travers les espaces compris entre les nervures extérieures et, bien qu'une certaine quantité d'air soit également projetée dans ces espaces par la force centrifuge, il n'y a pas d'air aspiré entre ces nervures par la dépression. On pense que l'écoulement qui se produit entre les nervures imbriquées est un écoulement laminaire.En outre, on a représenté dans le secteur A une nervure intérieure 54 qui présente un recouvrement par rapport aux nervures extérieures 13 d'une valeur intermédiaire entre celle du recouvrement existant sur les nervures intérieures 34 et 44 et celle du recouvrement existant sur les nervures 24 des secteurs B et C. Cette nervure 54 exerce un effet intermédiaire entre celui des deux autres types représentés. Les nervures intérieures 14 sont disposées de manière qu'une nervure intérieure 17 sur deux suivant la circonférence, soit raccourcie de manière à se trouver en retrait par rapport à la périphérie radialement intérieure du disque, comparativement aux autres nervures intérieures 18. Ceci résulte du fait que le resserrement des nervures intérieures 14 au niveau de la périphérie intérieure tendrait à étrangler l'écoulement de l'air vers l'espace 15. En raccourcissant une sur deux des nervures 17, pour les éloigner de la périphérie intérieure, on réduit l'effet d'étranglement. Par ailleurs, suivant une forme de réalisation non représentée sur les dessins, lorsque les nervures intérieures 34 et 44 sont prolongées jusqu'à la périphérie extérieure du disque, les nervures extérieures 13 du secteur A peuvent être agencées de manière à ne pas s'étendre de l'une à l'autre des faces arrières 20 opposées, les nervures extérieures 13 opposées faisant seulement saillie sur leurs faces arrières respectives sans se rejoindre au milieu. Ceci laisse subsister un espace d'air entre les nervures extérieures opposées et apporte un accroissement de surface comparativement à des nervures identiques qui s'étendraient sur toute la largeur entre les deux faces arrières opposées. En outre, dans le secteur C, on a représenté une variante de construction pour les nervures extérieures 13. Dans le secteur C, chacune de ces nervures extérieures présente une partie radiale ment extérieure 33 inclinée dans le sens de la rotation par rapport à la partie restante de la nervure, qui coïncide avec une partie d'un rayon. On a représenté en 50 sur la Fig.l, une variante de forme de nervure. Dans ce cas, les nervures intérieures 14 et les nervures extérieures 13 portent des ailettes 51 disposées dans chaque angle et qui font saillie dans les espaces compris entre les nervures. Ces ailettes 51 accroissent la surface de transmission de chaleur entre les nervures et l'air de refroidissement. -- REVENDICATIONS 1.- Disque de frein ventilé comprenant deux parties annulaires espacées, centrées sur un meme axe, qui portent des surfaces de friction dirigées l'une en face de l'autre, les faces arrière desdites parties qui se font face étant réunies par des nervures, venues de matière avec les parties annulaires qui sont espacées sur la circonférence et sont contenues dans le volume délimité par lesdites parties annulaires, disque caractérisé en ce qu'il comprend une série de nervures radialement intérieures (14) et une série de nervures radialement extérieures (13), chaque nervure intérieure (14) étant inclinée sur le rayon correspondant du disque de manière que la série de nervures intérieures (14) agisse comme un rotor de pompe qui aspire l'air dans l'espace (15) compris entre lesdites parties annulaires (11 et 12) et que l'air passe sur les nervures extérieures (13), les nervures intérieures et les nervures extérieures (13 et 14 respectivement) étant décalées de telle manière que les nervures intérieures (14) dirigent l'air vers les espaces compris entre les nervures extérieures. 2.- Disque de frein suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque nervure (14) de la série de nervures extérieures est orientée radialement par rapport au disque. 3. Disque de frein suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les nervures du jeu de nervures intérieures (14) sont disposées à recouvrement radial par rapport au jeu de nervures extérieures (13). 4.- Disque de frein suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie (16) de chaque nervure intérieure (14) qui est disposée à recouvrement par rapport aux nervures extérieures (13) est coudée par rapport à la partie restante de cette nervure intérieure, de sorte que cette partie (16) disposée à recouvrement est orientée radialement par rapport au disque. 5.- Frein à disque suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le degré de recouvrement entre les nervures intérieures et les nervures extérieures est équivalent à une fraction comprise entre 10 et 65% de la largeur radiale des faces annulaires de friction. 6.- Disque de frein suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une sur deux des nervures intérieures (17) est raccourcie relativement aux autres nervures intérieures (14) de manière que son extrémité soit en retrait par rapport à la périphérie radiale intérieure des faces de friction annulaires. 7.- Disque de frein suivant la revendication 6, caractérisé sé en ce que lesdites autres nervures intérieures (14) coupent la périphérie intérieure du disque et que lesdites nervures (17) sont en retrait par rapport à ladite périphérie intérieure d'une distance d'approximativement 15% de la largeur radiale des faces de friction. 8.- Disque de frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce de fonderie monobloc. 9.- Disque de frein suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des nervures intérieures sur les rayons correspondants du disque est de 30". 10.- Disque de frein suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le degré de recouvrement entre les nervures intérieures et les nervures extérieures (14 et 13 respectivement) est tel que les nervures intérieures (14) s'étendent jusqu'à la périphérie extérieure du disque et que le nervures extérieures (13) ne s'étendent pas de l'une à l'autre desdites faces arrière (20) des parties annulaires du disque mais font saillie sur ces parsies de façon que les nervures extérieures opposées (13) sur les deux faces arrière (20) ne se rejoignent pas mais laissent subsister entre elles un certain intervalle d'air.