Brevet FR2561732A1 — publié le 19850927

L'invention concerne un disque de frein d'une seule pièce muni d'une perforation centrale, de surfaces d'entraînement distribuées autour de la perforation pour la fixation solidaire en rotation à un dispositif, et de multiples rainures prévues dans les surfaces de friction annulaires sur les deux faces du disque de frein. Un tel disque de frein d'une seule pièce est connu par le brevet DE 23 08 256. Ses rainures ont une petite profondeur et ont l'allure d'anneaux disposes excentriquement les uns par rapport aux autres. Les freins à disque connus sont destinés à des véhicules et les rainures ont pour rôle, en cas de pluie, d'assurer une évacuation rapide de l'eau. Par le brevet DE 12 02 153, on connait aussi des disques de frein munis de fentes de part en part qui s'étendent d'une surface de friction à l'autre et par suite, divisent partiellement le disque de frein. Une telle solution a pour inconvénient que le nombre des fentes est limité, étant donné la forte diminution de résistance qui en résulte. Les fentes conduisent à une diminution de la capacité de charge en ce qui concerne la vitesse de rotation et le couple de freinage. Pour obtenir de grandes puissances de freinage et éviter la déformation des disques de frein lorsque les surfaces de friction s'échauffent pendant le processus de freinage, on a mis au point des disques de frein en plusieurs pièces, tels qu'ils sont connus par les brevets US 3 171 527 et 3 493 087 ainsi que le brevet DE 674 759. Toutefois, ces solutions ont l'inconvénient de nécessiter des moyens relativement importants et d'être coûteuses à fabriquer. L'invention vise à résoudre le problème qui consiste à obtenir, dans le cas d'un disque de frein d'une seule pièce, une plus grande puissance et une plus grande sûreté de fonctionnement. Avec une constitution simple du disque de frein d'une seule pièce, il s'agit d'éviter dans une large mesure des déformations (gauchissements du disque de frein) causés par l'échauffement qui se produit lors du processus de freinage. Des déformations du disque de frein se produisent particulièrement dans le cas de freins dits à disque plein, car dans ceux-ci, les garnitures de frein pouvant être poussées s'etendent sur toute la circonférence des surfaces de friction du disque de frein. De telles déformations peuvent conduire, même quand le frein est desserré, à un contact permanent du disque de frein avec les garnitures de frein. En cas de déformations plus fortes, il peut se produire localement des forces de poussée notables qui peuvent causer une surchauffe partielle et la destruction du disque de frein. C'est ce que l'invention vise à éviter. Ce problème est résolu, selon l'invention, par le fait que les rainures s'étendent chacune du bord intérieur radialement jusqu'au bord extérieur radialement des surfaces de friction et subdivisent les surfaces de friction en de multiples segments de surface se succédant en direction circonférentielle. Grâce aux rainures relativement profondes, on évite une dilatation non uniforme du disque de frein par suite de hautes températures superficielles et donc aussi une déformation du disque de frein. En même temps, la rigidité du disque de frein diminue notablement, de sorte qu'une poussée uniforme de toutes les garnitures de frein sur toute la circonférence du disque de frein est assurée, et donc aussi un échauffement uniforme du disque de frein, même lorsqu'il est utilisé dans un frein à disque plein. Par suite de l'élasticité du disque de frein, due aux rainures, on peut, lorsqu'il est déformé, le ramener à une forme plane par une pression de courte durée sur le frein. A cet effet, il faut un nombre de rainures relativement grand et une profondeur suffisante des rainures.On peut rendre le disque de frein notablement plus épais en direction axiale sans augmenter notablement sa rigidité. Un disque de frein plus épais et plus lourd peut aussi absorber une plus grande énergie thermique à chaque processus de freinage sans qu'il apparaisse de température inadmissiblement élevées. Les rainures assurent en même temps un effet supplémentaire de refroidissement, car en particulier à de grandes vitesses de rotation, de l'air de refroidissement ou de l'huile de refroidissement peut s'écouler à travers les rainures. En outre, une disposition oblique des rainures, s'écartant de la direction radiale, est apparue avantageuse parce qu'on évite ainsi un ferraillement pendant le processus de freinage et qu'en même temps, on obtient une plus grande résistance pour la transmission du couple de freinage. On choisit, de préférence, la profondeur des rainures de façon telle que l'épaisseur axiale résiduelle entre les fonds de rainures opposées représente au maximum 70 % de l'épaisseur totale du disque. La largeur des rainures est, de préférence, de 1 à 5 mm. Selon un mode d'exécution préférentiel de l'invention, les rainures sont inclinées dans le même sens circonférentiel sur chaque face du disque de frein, dans une direction s'écartant de la direction radiale, mais les rainures de l'une des surfaces de friction sont placées à l'opposé des rainures de l'autre surface de friction et se coupent deux à deux avec celles-ci. Par suite, les rainures des deux surfaces de friction ne se croisent chaque fois que sur un très petit point, de sorte qu'il ne se produit aucun affaiblissement mécanique du-disque de frein et que, cependant, grâce aux rainures, on obtient une grande élasticité du disque de frein. Le disque de frein d'une seule pièce selon l'invention peut être utilisé aussi bien comme disque de frein que comme disque d'embrayage. Par suite de la puissance accrue et de la sûreté de fonctionnement, le disque de frein convient en particulier à l'utilisation dans des véhicules très lourds, comme, par exemple, des chars blindes. Un mode d'exécution préférentiel de l'invention est représenté sur les dessins et décrit ci-après, dans les dessins la figure 1 est une vue en élévation de face d'une disque de frein d'une seule pièce selon l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle le long du plan I-I de la figure 1. Le disque de frein d'une seule pièce selon l'invention, 1, qui est représenté, présente une perforation centrale 2 et des surfaces d'entrainement 3 distribuées autour de la perforation, sous la forme d'une denture, pour la fixation solidaire en rotation à un dispositif. Le disque de frein 1 est muni des deux côtés de surface de friction annulaires 7 et 9. Des rainures 11 et 13 qui y sont formées vont chacune du bord intérieur radialement 15 jusqu'au bord extérieur radialement 17 des surfaces de friction 7 et 9. Les rainures 11 et 13 sont situées dans une direction s'écartant de la direction radiale et inclinées sur chaque face du disque dans le même sens circonférentiel, les rainures 11 de l'une des surfaces de friction 7 étant placées à l'opposé dés rainures 13 de l'autre surface de friction 9 et se coupe deux à deux avec celles-ci. L'épaisseur axiale résiduelle 21 du disque entre les surfaces de fond 23 et 25 des rainures 11 et 13 des deux surfaces de friction 7 et 9 est, de préférence, inférieure ou au maximum égale à 70 % de l'épaisseur axiale 27 du disque, mesurée sur les surfaces de friction 7 et 9. La largeur 31 des rainures 11 et 13 est, de préférence, de 1 à 5 mm. Par les dessins, on peut reconnaitre nettement que les rainures 11 et 13 des deux surfaces de friction 7 et 9 sont seulement opposées deux à deux dans une petite région ponctuelle 33 de la section, de sorte que le disque de frein n'est pas notablement affaibli mécaniquement par les rainures 11 et 13. Pour une représentation plus nette, les rainures 11 et 13 sont dessinées avec une largeur exagérée, en réalité, une largeur de 0,5 mm seulement, par exemple, peut suffire. Aux surfaces de friction 7 et 9 sont chaque fois opposées, de manière en elle-même connue, plusieurs garnitures de frein 35 distribuées à leur circonférence, sur des disques de poussée 37. Les rainures 11 et 13 ont, de préférence, une allure rectiligne. Par suite, elles sont faciles à réaliser et elles ne forment que de courts parcours d'écoulement pour l'air de refroidissement ou le liquide de refroidisse ment. -REVENDICATIONS 1. Disque de frein d'une seule pièce présentant, dans des surfaces de friction annulaires sur les deux faces, de multiples rainures qui s'étendent chacune du bord intérieur radialement jusqu'au bord extérieur radialement des surfaces de friction et subdivisent les surfaces de friction en de multiples segments de surface se succédant en direction circonférentielle, les rainures d'au moins une face du disque étant situées dans une direction s'écartant de la direction radiale, disque caractérisé en ce que les rainures (11) de l'une des surfaces de friction (7) sont opposées aux rainures (13) de l'autre surface de friction (9) et se coupent avec celles-ci, de préférence deux à deux. 2. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur axiale résiduelle (21) entre les rainures (11, 13) qui se croisent sur les deux surfaces de friction (7, 9), aux croisements de rainure, est égale ou inférieure à i0 % de l'épaisseur axiale (27) du disque, mesurée sur les surface de freinage. 3. Disque selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la largeur des rainures (11, 13) est de 1 à 5 mm. 4. Disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rainures (11, 13) sont rectilignes.