Brevet FR2528138A1 — publié le 19831209

DISQUE DE ?REIN La présente invention concerne les disques de freins, plus particulièrement les disques du type dit "d segment" utilisés pour le freinage des a8ronafs. Le freinage des aéronefs, à titre de rappel et d'une manière très résumée, s'effectue au moyen d'un ensemble de disques constitué par des rotors et des stators, qui sont appliques alternativement les uns contre les autres. tes rotors sont montés sur une partie tournante liée aux roues de l'aéronef, tandis que les stators sont fixes par rapport au chtssis. Lors d'un freinage, une plaque de pression, commandée par des vérins hydrauliques répartis tout autour des disques, presse l'ensemble rotors/stators les uns sur les autres, lesquels sont équipes de garnitures de friction. La friction de ces garnitures assure ainsi le freinage de l'aéronef. Les disques sont, actuellement, constitués par une plu alité de segments définissant des secteurs angulaires réguliers et qui sont associes par leurs bords latdraux respectifs les uns contre les autres par des moyens de solidarisation tels que des goupilles, cavaliers, brig des... En effet, l'utilisation de disques monoblocs provoquait, lors de freinages répétés et/ou violents, leur defor- mation structurelle et mécanique, notamment dues aux températures très élevées qui sont atteintes dans ces conditions. L'utilisation de ces rotors et stators segmentés permet deéviter des déformations importantes dues aux contraintes thermiques. Ces disques segmentés peuvent prsenter quelques inconvénients, notamment dans leur maintenance. En effet, lorsqu'un frein a besoin dune prévision, soit pour changer les rotors, soit pour vérifier lfétat des garnitures, il est nécessaire de déposer l'ensemble des disques le composant. Du fait de l'agencement de ces disques en segments, l'ensemble de ceux-ci a tendance à prendre du jeu au niveau de leur moyen de liaison et ceci provoque une ovalisation de la couronne formée par l'ensemble des segments. De ce fait, le technicien a des dif icultés pour positionner la roue autour des rotors car il se produit des coincements, inconvdnient qui se multipli par le nombre de rotors et de roues -à monter en entratnant par conséquent une augmentation des temps de montage, du coflt des révisions et de la maintenance. On a essayé de pallier cet inconvdnient en disposant une couronne coopérant dans lesdits segments, mais celle-ci encaisse des efforts trop importants lors des freinages de l'aéronef, ce qui nécessite lfemploi de couronne surdimensionnée et dgun matériau adéquat. En plus du coût éleve de sa réalisation, la couronne n'atteind pas toujours le résultat escomptés La présente invention a pour but de réaliser un disque de frein comportant une pluralité de segments associés pour former une couronne circulaire dtun assemblage aisé, d'un prix de revient nettement inférieur à ceux de l'art antérieur, et présentant toutes les qualités voulues pour effectuer le montage et le montage dfun frein à disque complet sans que le technicien ait des difficultés dans son assemblage du fait notamment d'une ovalisation de cette couronne. Plus précisément, la présente invention a pour objet un disque pour frein comportant au moins deux segments de friction circulaires agencés de façon à pouvoir autre assemblEs l'un à ceté de l'autre pour former au moins une portion de couronne circulaire, caractéris par le fait qu'il comprend des moyens de liaison pour associer les deux dits segments, et leur donner un degré de liberté de rotation d'un segment par rapport à l'autre d'une certaine valeur autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à un rayon de ladite couronne, et un degré de translation dtune certaine autre valeur suivant le mOme dit axe. Selon une autre caractéristique de la présente invention, lesdits moyens de liaison entre les deux dits segments comportent au moins une goupille de forme sensiblement cylindrique de révolution, disposée dans un des deux dits segments, et aptes à coopérer dans un logement cylindrique complémentaire réalisé dans ledit autre segment. Selon une autre caractéristique de la présente invention, ladite goupille coopérant dans ledit logement cylindrique est limitée en translation par un ergot solidaire dudit segment, ledit ergot coopérant avec une gorge complémentaire réalisée dans ladite goupille, la largeur de ladite gorge déterminant ladite valeur de degré de liberté de translation. Selon une autre caractéristique de la présente invention, ledit axe est situé tangentiellement sur un rayon de valeur la plus faible possible réalisable sur ladite couronne de segment. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la de.cription suivante, donnée en regard des dessins annexés & itre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - la figure 7 représente un mode de réalisation, le plus simple, de l'association de deux segments formant un frein à disque, - la figure 2 est un dessin explicatif des avantages du frein & disque conforme & la figure 1, - la figure 3 représente, l'association de deux segment s defrein a disque en conformité avec la figure 1 dans laquelle elle comporte en plus des moyens pour limiter le degré ds translation, - les figures 4 et 3 représentent, sous forme schéma- tique, une pluralité de segments associés selon l'in- invention, permettant d'expliciter les avantages lors du montage d'un disque de frein selon ltlnventione Il est tout d'abord précise que l'ensemble de ces figures représente éventuellement un même mode de réali- sation de disque de frein, il est évident que les mmes références désignent les mimes moyens, meme si une illustration présente des modifications par rapport à une autre. En revenant plus particulierement â la figure 1, celleci représente deux segments de frein à disque 7 et 2, constituant des segments ds friction circulaires accouplés l'un à l'autre de telle façon que leurs bords latéraux respectifs 15 et 16 soient parallèles suivant un plan 3 pour former au moins une portion de couronne circulaire par exemple de centre 0 comme représenté sur les figures 4 et 3. L'association de deux segments de friction 1 et 2 est connue et ne présente pas de difficulté pour l' homme de l'art. Cependant, dans ce mode de réalisation, et tangentiellement à un rayon 4 de la couronne circulaire sensiblement de plus faible rayon possible de contre 0, les deux segments 1 et 2 comportent; lorsqu'nuls sont accouplés pour former la couronne circulaire, deux logements cylindriques 5 et 6 en regard l'un de l'autre dont les deux axes respectifs 7 et 8 sont co-linéaires et tangents au rayon 4 mentionné ci-dessus. A l'intérieur de ces deux logements cylindriques de révolution 5 et 6, est disposée une goupille 9 cylindrique de révolution dont le diamètre est légèrement inférieur à celui des deux diamètres respectifs des logements cylindriques de révolution 5 et 6 Cette différence de diamètre est nécessaire pour définir, entre la paroi latérale de la goupille 9 et la paroi intérieure des deux logements cylindriques 3 et 6, un certain Jeu qui apparat, grossi en 10, sur la figure 1. D'une façon théorique, il est bien évident que les deux logements 5 et 6 pourraient avoir des diamètres différents et les portions respectives de la goupille 9 coopérant avec ces deux logements des diamètres correspondants. Cependant, dans un souci de simplification de réalisation, il est bien évident que la solution la plus avantageuse est celle d'une goupille ayant un diamètre constant sur toute sa longueur. Sur cette figure 1, il n'a été représenté que deux segments 1 et 2, et il est bien évident que pour former un disque de frein entier, il sera nécessaire d'associer une pluralité de ces mimes segments pour former la couronne circulaire entière. Il est d'usage, dans un tel disque de frein, d?y associer une pluralité de segments qui peut aller jusqu'à neuf, par exemple dans le cas des avions civils. De plus, le diamètre de cette goupille sera choisi le plus faible possible compte tenu des contingences de rigidité et de solidité pour maintenir les segments sur une couronne circulaire meme lorsque celle-ci est montée dans un frein et que ce dernier est en utilisation, c'est-8-dire soumis à des efforts, des contraintes et des temperatures très élevées. L'avantage d'une telle goupille comme décrite ci-dessus permet de maintenir l'ensemble de ces segments sur une couronne circulaire qui ne présente pas une ovalisation étant donné que l'axe de cette goupille est perpendi culaire à un rayon de la. couronne tel que défini pré cédemment Dans ce cas, le montage et le démontage d'un tel disque de frein ne présente plus de difficulté du fait qu'il reste circonférenciel et peut pénétrer très facilement à l'intérieur de la roue ou se monter sur une fusée de l'essieu. De plus, il est connu que lwensemble de ces segments coopère avec d'autres segments de disque de frein pour obtenir la friction désirée lors d'un freinage. Certains de ces segments comportent des garnitures dont les épaisseurs ne sont pas toutes uniformes et ne présentent pas toutes la m8me planéité ni le meme paral lépisme les uns avec les autres. M8me si cela était, on obtient toujours ce meme résulw tat après plusieurs freinages. A cet effet, et en se reportant plus particulièrement à la figure 2, les segments 1 et 2 vont pouvoir storien- ter différemment autour de l'axe de la goupille de fa çon que les garnitures puissent coopérer parfaitement avec les surfaces des segments avec lesquels elles sont amenées à coopérer par friction. Afin d'assurer une rotation maximale de deux segments contigus, la goupille 9 est disposée tangentiellement sur le rayon 4 de valeur la plus fable possible réalisable sur la couronne de segment, sans pour autant dépasser un minima qui risquerait de provoquer des points de faiblesse dans les segments. Le disque de frein qui a été décrit ci-dessus avec cette configuration et la présence de sa goupille de forme cylindrique de révolution qui assure une rotation autour de son axe, permet donc une très bonne appli- cation de lfensemble du disque de frein les uns contre les autres. Cependant, il est bien évident, pour que la couronne circulaire ne se désolidarise pas et que les segments le composant restent toujours maintenus les uns A cet aes autres, il est nécessaire que le degré de liberté de translation que possède les deux segments ? et 2 sur la goupille 9 soit limité à une valeur déterminée. Donc, ces moyens peuvent gtre constitués par un ergot traversant radialement chaque segment comme les ergots 11 et 12, ces deux ergots 11 et 12 ayant une longueur suffisante pour déboucher respectivement dans les logements cylindriques 5 et 6 et venir coopérer dans des gorges 13 et 14 réalisées respectivement aux deux ex trématés de la goupille 9 ; ces gorges 13 et 74 ayant une longueur supérieure & l'épaisseur de ces ergots 77 et 12 pour permettre une translation des deux segments 1 et 2 sur cette goupille 9, lors de llutilisa- tion dun tel disque de frein dans un frein notamment aéronef. En effet, les rotors qui sont associés aux roues des aéronefs sont soumis & des vitesses de rotation élevées qui font que ces segments, par la force centrifuge, puissent astre plaques contre l'intérieur de la roue, et, de ce fait, que la couronne circulaire puisse augmenter de diamètre par éloignement des segments les uns des autres dans la limite de la possibilité de degré de translation défini notamment par la longueur des gorges 13 et 14. Cependant, il e-st bien évident que lalongueur de cellesci sora de terminée pour permettre cette augmentation de diamètre de la couronne afin que les segments 1,2... puissent venir au contact de l'intérieur de la roue. Enfin, les figures 4 et 9 représentent deux phases successives du montage dtun disque de frein comportant une pluralité de segments 1,2,21,22... Ces segments sont répartis uniformément suivant une couronne de très grand diamètre et écartés les uns des autres d'une valeur suffisante pour permettre itlntro- duction de la goupille respectivement dans les logements cylindriques 5,6,25,26... Dès que ces goupilles sont disposées en regard de ces logements cylindriques, les segments 1,2,21,22, etc. sont rapproché# les uns des autres pour obtenir une configuration comme représenté sur la figure 3. Dès que ces segments sont dans cette configuration les ergots 11 et 12 comme représenté sur la figure 3 sont introduits et fixés dans l'épaisseur de ces segments comme décrit précédemment afin qu'ils restent solidaires de ceux-ci. L'ensemble des moyens qui a été décrit ci-dessus représente les moyens les plus simples à mettre en oeuvre et permettant d'obtenir les résultats mentionnés précédemment, et il est bien évident que des moyens qui auraient les mimes fonctions en remplaçant ceux qui ont été décrits maintiendraient le dispositif dans le cadre de l'invention et notamment dans cet esprit on peut citer une goupille 9 qui serait solidaire d'un des segments et qui collaborerait avec un logement réalisé dans l'autre segment contigu. Cependant, il est bien évident qu'un tel mode de réalisation présenterait quelques difficultés technologi- ques de réalisation. R E V E N D I C A T I O N S 1/ Disque pour frein comportant au moins deux segments de friction circulaires (1, 2) agencés de façon à pouvoir entre assemblés l'un à ceté de l'autre pour former au moins une portion de couronne circulaire, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de liaison (3,-6,9 .) pour associer les deux dits segments (1,2), et leur donner un degré de liberté de rotation d'un segment par rapport à l'autre d'une certaine valeur autour dtun axe (7,8) sensiblement perpendiculaire à un rayon (4) de ladite couronne, et un degré de translation d'une certaine autre valeur suivant le même dit axe. 2/ Disque pour frein selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que lesdits moyens de liaison entre les deux dits segments comportent au moins une goupille (9) de forme sensiblement cylindrique de révolution, disposée dans un des deux dits segments (1,2), et aptes à coopérer dans un logement cy lindrique (5,6) complémentaire réalisé dans ledit autre segment. 3/ Disque pour frein selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite goupille (9) coopérant dans ledit logement cylindrique (5) est limitée en translation par un ergot (11) solidaire dudit segment (1), ledit ergot (11) coopérant avec une gorge (13) complémentaire réalisée dans ladite goupille (9), la largeur de ladite gorge déterminant ladite valeur de degré de liberté de translation0 4/ Disque pour frein selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit axe est situé tangentiellement sur un rayon de valeur la plus faible possible réalisable sur ladite couronne de segment.