Brevet FR2479931A1 — publié le 19811009

L'invention concerne un frein à couronne apte à augmenter la surface de freinage, à réduire la force de freinage employée, à augmenter la dispersion de la chaleur qui se produit pendant le freinage et à assurer un équilibre parfait pendant le freinage avec absence de vibrations. L'action de freinage sur les véhicules automobiles est l'objet d'une attention toujours croissante, surtout en ce qui concerne le problème de la dispersion de la chaleur résultant du frottement, et provenant de la transformation de 1'anergie de freinage. Une dispersion de chaleur insuffisante est directement liée à l'effet du freinage. Lorsque la valeur de la température dépasse certaines limites, l'effet du freinage se réduit Dans de telles circonstances, il se produit non seulement une réduction de l'effet de freinage, mais encore une augmentation de détérioration des surfaces de contact. Le frein à disque a apporté des avantages remarquables en ce qui concerne le rendement Toutefois, les deux patins travaillent en pression le long de deux pistes circulaires en opposition symétrique de la même pièce. Tout en étant frappées par l'air, ces surfaces de freinage ne peuvent disperser suffisamment la chaleur qui se produit pendant le freinage. Cette chaleur se propage vers le centre et vers la périphérie du disque. Dans le frein à disque, l'équilibre de l'action de freinage est toutefois amélioré par rapport à celle du frein à tambour. Dans le frein à tambour, en effet, la couronne circulaire à l'intérieur de laquelle les garnitures travaillent, doit nécessairement présenter une profondeur (hauteur) limitée dans le but d'éviter qu'un déséquilibre se produise pendant le freinage, déséquilibre qui se traduit par des vibrations très désagréables.Ce phénomène a lieuparce que l'action de freinage qui se produit le long d'une surface - celle de la couronne - surtout si ses dimensions sont considérables en hauteur (profondeur) par rapport au plan de la roue, a tendance à s'éloigner du centre de celle-ci. Dans le but de trouver un remède à certains inconvénients du frein à disque, tels que décrits ci-dessus, on a proposé l'emploi d'un frein à couronne. La partie de ce frein qui doit être freinée comporte un disque de support pourvu d'une couronne circulaire, d'une seule pièce avec le disque ; elle est donc tout à fait semblable à la partie d'un frein à tambour devant etre freinée. Le freinage a lieu dans ce cas au moyen de patins de forme circulaire, s'adaptant à la forme des couronne 53 mais appliqués audessus et en-dessous de la surface de la couronne au lieu d'etre appliqués sur les côtés du disque, ainsi que cela est réalisé dans les freins à disque. On obtient de cette façon une surface de freinage plus étendue, puisque la surface de contact pendant le freinage est plus éloignée du centre. On obtient aussi l'avantage d'une dépense mineure en force de freinage., étant donné que le bras du couple de freinage est plus éloigné du centre. On obtient encore3 en conséquence, une usure réduite et une dispersion accrue de la chaleur. L'inconvénient de ce frein à couronne est toutefois du au fait que le danger d'un déséquilibre pendant le freinage se produit de la meme façon et pour les mêmes raisons que dans le frein à tambour. C'est à dire qu'il se produit encore des vibrations. En effet, la couronne de la partie qui doit etre freinée est contrainte d'un seul côté du disque de support. Le demandeur sait que plusieurs études ont été faites sur les systèmes de freinage devant etre mis en oeuvre dans un frein à couronne. Cette question fait par exemple l'objet des demandes de brevet françaises N"s 78 02 269 et 78 03 070. Cependant, même dans ces dispositions antérieures des vibrations peuvent se produire du fait que l'action de freinage est appliquée d'un seul coté du disque à couronne. En conséquence, l'invention se propose d'apporter un frein qui, à dimensions égales, et tout en respectant et en améliorant les caractéristiques en soi avantageuses d'un frein à couronne déjà connu par rapport à un frein à disque, soit en ce qui concerne la réduction de la force de freinage3 soit en ce qui concerne la surface de freinage plus étendue, soit par rapport à une dispersion plus remarquable de la chaleur3 permet d'éliminer tous les inconvénients (vibrations) du frein à tambour - qui se produisent à nouveau dans le frein à couronne - en obtenant par ailleurs un résultat qui consiste à doubler la surface de freinage3 réduire de moitié la dépense en force de freinage3 en doublant encore la dispersion de la chaleur produite pendant le freinage. Dans ce but, on réalise selon l'invention la partie devant etre freinée, en lui donnant la forme dSun disque de support, pourvu le long de ses deux côtés périphériques d'une couronne afin de permettre à un couple de patins, durent conformés, appliqués sur chacune des deux surfaces3 supérieure et inférieure des couronnes, d'agir sur celles-ci avec une force de freinage, le disque de support des couronnes et les surfaces de frottement de celles-ci étant pourvus de moyens assurant la dispersion de la chaleur et la ventilation du système. Ainsi que l'on a décrit ci-dessus, l'invention vise fondamenta- lement à obtenir une action de freinage parfaitement équilibrée, c'est-à-dire sans aucune vibration, à doubler la surface de frottement et à augmenter remarquablement la dispersion de la chaleur pendant le freinage. L'invention prévoit dans ce but, selon une de ses formes préférées de réalisation, que le disque de support est muni des deux cotés péri phériques d'une couronne. Les patins du système de freinage sont disposés par couple afin d'agir simultanément sur chacune des deux couronnes. On obtient ainsi un équilibre parfait entre les couples de freinage sur chacune des deux couronnes et toute vibration est évitée. Par ailleurs, on double ainsi la surface de freinage (de frottement) et on réduit de moitié la dépense en force de freinage. Enfin, grâce à la surface de freinage plus étendue, on obtient une possibilite remarquablement supérieure de disperser la chaleur produite pendant le freinage. Dans le but d'augmenter ultérieurement la dispersion de la chaleur, les deux couronnes présentent de préférence une rainure le long de la ligne médiane de la circonférence. Des deux cités de cette rainure, à travers l'épaisseur de la couronne, on prévoit des trous, qui sont orientés dans une direction quelconque. Ces trous relient le côté extérieur de la couronne avec l'intérieur de la rainure. Ils permettent d'obtenir une ventilation meilleure afin d'assurer une dispersion améliorée de la chaleur qui se produit sur les surfaces supérieure et inférieure de la couronne. I1 est préférable que, dans ce but, les trous soient orientés de façon à former un angle par rapport à l'axe du disque, permettant ainsi d'intercepter l'air pendant la marche du véhicule et de le repousser avec force sur la périphérie de chaque couronne.Pour augmenter l'impact de l'air sur les surfaces surchauffées par l'action de freinage, l'invention prévoit des ailettes disposées en correspondance du débouché de chaque trou à l'intérieur de la rainure. Grâce à cette disposition, le disque travaille en véritable ventilateur. Enfin, toujours dans le but d'augmenter la dispersion de la chaleur, le disque de support des couronnes est pourvu de trous et d'ouvertures disposés concentriquement sur la surface ; alternativement, il peut présenter une forme en éventail. Les ouvertures peuvent esre pourvues d'ailettes identique s à celles décrites ci-dessus, pour permettre de mieux intercepter l'air pendant la marche du véhicule et pour le repousser le long de la surface du disque. L'air peut aussi être poussé vers les paliers ou vers l'essieu de la roue en prévoyant une inclinaison convenable des -ailettes. Selon une première variante de l'invention, les surfaces- de frottement supérieure et inférieure des deux couronnes sont inclinées les unes en bas, les autres en haut à partir de la ligne médiane. La rainure entre les deux couronnes affecte dans ce cas la forme d'un V. Les patins travaillent alors sous un angle qui-favorise, sous l'effet de la force centrifuge, l'expulsion d'impuretés éventuelles pouvant se produire sur les surfaces de frottement intérieures. Selon une seconde variante de l'invention deux disques de support, chacun pourvu d'une couronne circulaire, solidaires l'un de l'autre, sont appliqués sur l'essieu de la roue, à une certaine distance réciproque, au moyen de pièces d'entretoisement, afin de former entre eux un interstice. On obtient de cette façon une surface de contact avec l'air plus étendue, étant donné que les parties assujetties au frottement par l'action de freinage sont séparées et, par conséquent, on augmente aussi la dispersion de la chaleur. Les avantages obtenus grâce à l'invention peuvent être résumés de la façon suivante. On assure en premier lieu ltéquilibre pendant l'action de freinage ; par conséquent, toute vibration-est exclue. Il faut considérer que, en vertu du positionnement symétrique des couronnes, leur hauteur (profondeur) n'est plus limitée ainsi que c'était le cas dans les freins à une seule couronne ou dans les freins à tambour. Cette hauteur pourrait être pratiquement sans limites grâce à l'équilibre entre les couples de freinage. On obtient une surface de frottement (de freinage) double par rapport à celle des freins à couronnes et, par conséquent, la dépense en force de freinage est réduite de moitié. On obtient une dispersion de chaleur absolument supérieure soit parce que la surface de frottement est double, soit en raison de l'existence des trous, des ouvertures et des ailettes de ventilation. On obtient enfin une augmentation ultérieure de la dispersion de la chaleur grâce à la variante qui prévoit deux disques de support placés à distance, l'un de l'autre. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de l'invention, étant bien entendu que d'autres formes, proportions et dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de cette description, on se réfère aux dessins ci-joints sur lesquels la Fig. 1, est une vue en coupe verticale d'un ensemble com portant une roue d'un véhicule avec frein à double couronne suivant l'invention; la Fig. 2, est une vue en perspective d'un détail de la surface supérieure de frottement des couronnes, avec rai nure et trous latéraux; la Fig. 3, est une vue similaire à la Fig. 2, dans laquelle à la rainure sont substitués des trous verticaux la Fig. 4, est une vue similaire aux Figures 2 et 3 avec des ai lettes disposées en correspondance des trous latéraux;; la Fig. 5, est une vue schématique du disque de support avec double couronne, sans rainure et trous la Fig. 6, est une vue schématique en coupe de la variante avec les surfaces des couronnes inclinées la Fig. 7, est une vue schématique en coupe de la variante avec deux disques à couronne séparés entre eux; la Fig. 8, est une vue de face du disque avec les ouvertures concentriques et la Fig. 9, est une vue de face du disque réalisé en éventail. Sur la Figure 1 on reconnaît le demi-essieu 1, le disque de support 2, les couronnes circulaires 3. On a indiqué par 4 les patins et par 6 le piston de poussée actionné par l'huile en pression qui provient de 5 par la conduite 7. On a encore indiqué par 8 la rainure centrale entre les couronnes 3 et par 9 les trous latéraux pratiqués dans l'épaisseur des couronnes entre les surfaces de frottement supérieure (10) et inférieure (10'). On reconnaît sur cette Figure que l'action de freinage est parfaitement équilibrée grâce aux deux couronnes ; que la surface de frottement est doublée et que, par conséquent, la dispersion de la chaleur produite par le freinage est également doublée. Les Figures 2, 3 et 4 montrent comment cette dispersion de la chaleur est favorisée par la présence de la rainure 8, des trous 9 et des ailettes 12. On voit que les trous 9 sont disposés de façon à former un angle avec la rainure 8. Cet angle favorise la pénétration de l'air pendant la marche du véhicule, surtout si les trous sont orientés vers le sens de marche indiqué par les flèches A. Les ailettes 12 contribuent ultérieurement à la distribution de l'air. La Figure 5 montre schématiquement, en coupe3 le disque 2 avec les couronnes 3 monté sur le demi-essieu 1 d'une roue et avec les couples de patins 4. Dans cette forme de réalisation on voit que l'on a prévu en variante les surfaces des couronnes, comme une surface continue, sans interruption, c'est-à-dire sans la rainure 8 et sans les trous 9. La Figure 6 montre schématiquement une variante de forme de réalisation des surfaces de frottement des couronnes. La référence 13 désigne les surfaces supérieures, inclinées vers le haut, et 13' les surfaces inférieures, inclinées vers le bas. On reconnaît au centre la rainure 8 qui, dans ce cas, présente la forme d'un V. Par l'effet de la force centrifuge, cette disposition favorise l'expulsion par la rainure 8 des impuretés éventuelles produites sur les surfaces intérieures. La Figure 7 montre l'application s-ur le demi-essieu 1 de deux disques de support 21, 22, chacun pourvu de sa propre couronne 23, 24. Les disques sont situés à une certaine distance l'un de l'autre au moyen de pièces d'entretoisement 16. Entre les deux disques 21, 22 on reconnaît l'interstice 17 La force de freinage de chaque couple de patins produit, pendant l'action de freinage, des quantités de chaleur qui, contrairement à ce qui se passe dans le cas de la Figure 5, ne peuvent se transmettre par contact d'une couronne à l'autre. Il y a, en effet, une séparation à l'origine de la quantité totale de chaleur produite par l'action de freinage dans le système. La disposition de la Figure 7 favorise remarquablement la dispersion de cette chaleur, surtout à l'aide des trous 9 et des ailettes 12 La Figure 8 montre comment la chaleur peut être ultérieurement dispersée par les ouvertures et les trous concentriques 20 sur le disque 2. Les ouvertures peuvent être pourvues d'ailettes, non représentées sur le dessin, qui permettent de repousser l'air sur le disque 2, ou bien, par exemple, sur les paliers, ou sur la roue. Enfin, en variante à la Figure 8, la Figure 9 montre un disque 9 dans lequel les couronnes 3 sont supportées par des rayons 19 entre lesquels se trouvent des espaces vides 201o REVENDICATIONS 1. Frein à couronne3 en particulier pour des véhicules automobiles, apte à accroître la surface de freinage, à réduire la dépense en force de freinage, à augmenter la di-spersion de la chaleur produite pendant le freinage et à assurer un équilibre parfait pendant le freinage avec absence de vibrations, ce frein étant caractérisé en ce que la partie devant être freinée est réalisée sous la forme d'un disque de support (2) pourvu, le long de ses deux cités périphériques, d'une couronne (3) de rnaniàre à permettre à un couple de patins (4), dument conformes, appliqués sur chacune des deux surfaces, supérieures (10) et inférieures (10') des couronnes (3) d'agir sur celles-ci avec une force de freinage, le disque de support (2) des couronnes (3) et les surfaces de frottement (10, 10') de celles-ci étant pourvus de moyens (8, 9, 11, 12, 19, 20) permettant d'assurer la dispersion de la chaleur et la ventilation du système de freinage. 2. Frein à couronne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces (I3) supérieure et (13') inférieure des deux couronnes sont inclinées, les premières vers le haut, les secondes vers le bas, et en ce que, par conséquent, la rainure (8) affecte dans ce cas la forme d'un V ouvert en haut. 3. Frein à- couronne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux disques de support (21, 22), solidaires l'un de l'autre, chacun pourvu d'une couronne (233. 24), sont montés sur le demi-essieu (1) d'une roue, les deux disques étant maintenus écartés l'un de l'autre par des pièces (16) d'entretoisement afin de délimiter un interstice (17). 4. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couronnes (3) présentent des surfaces continues, c'est-à-dire sans rainure (8) ni trous (9). 5. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit une rainure (8) le long de la ligne médiane, entre les surfaces supérieures (10) des couronnes (3).. 6. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des trous (9) sont pratiqués dans l'épaisseur du bord des couronnes (3), ces trous étant disposés de manière à former un angle avec la rainure (8) et faisant communiquer la rainure (8) avec l'extérieur. 7. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ailettes (12) sont prévues en correspondance au débouché des trous (9) à l'intérieur de la rainure (8). 8. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des trous (11) sont pratiqués le long de la ligne médiane entre les couronnes (3), verticalement et en correspondance avec les trous (9). 9. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque de support (2) présente des trous et des ouvertures concentriques (20). 10. Frein à couronne suivant l'une des revendications 1 ou 8, caractérisé en ce que les ouvertures (20) sont pourvues d'ailettes orientées. 11. Frein à couronne suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le disque de support (2) soutient la couronne (3) au moyen de rayons (19) et en ce que entre les rayons (19) se trouvent des espaces vides (20').