Brevet FR2566859A1 — publié le 19860103

1. La présente invention est du domaine des freins à disque. Elle vise plus précisément des freins d'avion compor- tant des disques de frein en carbone. Jusqu'à présent on as- semble ces freins avec égalité d'épaisseur des zones d'usure utilisables des disques de stator et de rotor. Les freins fonctionnent ensuite jusqu'au moment o tous les disques sont complètement usés, moment auquel on dépose les disques et on les rénove ou on les répare pour remplacer les zones d'usure utilisables. On assemble alors à nouveau les freins, les dis- ques rénovés ou neufs comportant la même épaisseur de zones d'usure utilisables. Avec cet agencement, la masse de déper- dition thermique se trouve réduite en fonction du degré total d'usure de tous les disques. Ceci n'est pas souhaitable parce que la masse de déperdition thermique doit demeurer supérieu- re à un certain niveau pour limiter la température de fonc- tionnement. Les dimensions et le poids des freins sont limités sur un avion et par conséquent l'épaisseur des zones d'usure utilisables des disques est aussi limitée. Ceci détermine le nombre d'atterrissagesentre les rénovations des disques. Les vérins de manoeuvre des freinS ont aussi une longueur déter- minée par la course de piston qui est fonction de l'usure to- tale des disques. Quand les freins fonctionnent jusqu'à usure totale de tous les disques, la course de piston se traduit dans une large mesure par une augmentation de la longueur et, par conséquent, du poids des vérins. Suivant la présente invention, il est prévu une structure de frein à disque qui est assemblée avec inégalité des épaisseurs des zones d'usure disponibles des disques. Le carter de frein a la grandeur minimale voulue pour recevoir les disques. Les vérins sont aussi de dimensions réduites et à course de piston réduite. On procède à une remise en état intermédiaire au bout d'un nombre déterminé d'atterrissages et l'on remplace une partie des disques par des disques neufs ou rénovés. De cette manière, la course de piston est rédui- te et l'on peut réduire la grandeur et le poids du frein tan- dis que simultanément on conserve une partie notable de la masse de déperdition thermique du frein usé pour abaisser les températures opératoires. 8342 FR 2. Un objet de l'invention est de réaliser un frein à disque comprenant une série de disques, les disques compor- tant des zones d'usure d'épaisseurs différentes déterminées, un premier groupe des disques présentant des parties d'usure utilisables ayant une première épaisseur en relation de che- vauchement avec un second groupe des disques présentant des zones d'usure ayant une seconde épaisseur, la première épais- seur des zones d'usure utilisables du premier groupe de dis- ques étant inférieure à la seconde épaisseur des zones d'usu- 1C re utilisables du second groupe de disques de sorte qu'au bout d'un nombre déterminé de freinages, les zones d'usure utilisables du premier groupe de disques sont pratiquement usées complètement lors d'une remise en état intermédiaire et que les zones d'usure utilisables du second groupe de dis- ques ne sont pas usées, le premier groupe de disques étant remplaçable par un troisième groupe de disques comportant des zones d'usure utilisables d'une troisième épaisseur et la troisième épaisseur étant supérieure à l'épaisseur des zo- nes d'usure utilisables du second groupe de disques lors de la remise en état intermédiaire. Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé d'assemblage d'un frein à disque comportant une série de disques présentant des zones d'usure utilisables d'épaisseurs différentes déterminées comprenant la mise d'un premier groupe des disques en position de chevauchement par rapport à un second groupe des disques, le premier groupe de disques ayant chacune des zones d'usure utilisables d'une première épaisseur, le second groupe de disques ayant chacu- ne des zones d'usure utilisables d'une seconde épaisseur, la première épaisseur de chacune des zones d'usure utilisables du premier groupe de disques étant inférieure à la seconde épaisseur de chacune des zones d'usure utilisables du second groupe de disques, le remplacement du premier groupe. de dis- ques par un troisième groupe de disques opéré lors d'une re- mise en état intermédiaire quand les zones d'usure utilisa- bles du premier groupe sont pratiquement usées complètement, les zones d'usure utilisables de chacun des disques du troi- sième groupe ayant une troisième épaisseur supérieure à l'é- 8342 FR 3. paisseur de chacune des zones d'usure utilisables du second groupe de disques lors de la remise en état intermédiaire. Les dessins annexés illustrent une réalisation préférée et une variante de la présente invention et indi- quent comment l'invention peut être mise en oeuvre. Sur les dessins: - Figure 1 est une vue en élévation axiale d'un en- semble pneumatique-jante montrant la roue et le frein vus à partir du côté de montage de l'essieu; - Figure 2 est une vue de détail schématique en cou- pe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant un frein à puits thermique selon la technique antérieure muni de disques neufs non usés; - Figure 3 est une vue analogue à la figure 2 mon- trant les disques complètement usés; - Figure 4 est une vue analogue à la figure 2 mon- trant un frein à enveloppe de frein de la même grandeur, mais à disques présentant le mode d'assemblage et la structure suivant la présente invention; - Figure 5 est une vue analogue à la figure 3 mon- trant le frein selon la figure 4 lors de la remise en état intermédiaire, prêt à subir le remplacement d'un groupe de disques complètement usés; - Figure 6 est une vue identique à la figure 2 mon- trant un frein suivant la technique antérieure avec montage des disques non usés dans l'enveloppe de frein; - Figure 7 est une vue analogue à la figure 5 d'une réalisation modifiée de l'invention comportant une enveloppe de frein plus courte et présentant l'état voulu pour le rem- placement des disques complètement usés par des disques ré- novés ou non usés lors d'une remise en état intermédiaire; - Figure 8 est une vue semblable à la figure 7 mon- trant le disque après remplacement des disques complètement usés par des disques non usés. Sur la figure 1, on voit un ensemble roue-frein dans lequel une jante 12 supporte un pneumatique 14. L'- ensemble roue-frein 10 est d'un type utilisé sur les avions et peut comporter un disque de frein 16 selon la technique 8342 FR 4. antérieure, interposé entre la jante 12 et un essieu fixe 18. Le disque de frein 16 comporte un bâti de torsion qui peut être fixé à une bride de torsion 22 montée sur l'essieu 18 par des boulons-écrous 24. Des vérins hydrauli- ques 26 sont supportés sur le bâti de torsion 20 en des em- placements angulairement espacés autour de l'essieu 18. Un tube de torsion 28 est monté sur le bâti de torsion 20 et présente des cannelures 30 s'étendant axialement et destinées à s'engager à coulissement dans des rainures (non représen- 1G tées au dessin) d'un premier groupe de disques, par exemple des stators 32 et des flasques 34. Entre les stators 32 est disposé un second groupe de disques, par exemple des rotors 36 présentant des rainures destinées à s'engager à coulisse- ment sur des tenons 38 (représentés sur la figure 1) s'éten- dant axialement et montés sur la jante 12. Les pistons 40 des vérins 26 portent contre l'un des flasques 34 et un étrier 42 est fixé au tube de torsion 28 pour porter contre l'autre des flasques 34. Le frein a disque 16 selon la technique antérieu- re, représenté sur les figures 2 et 3, comporte une enveloppe de frein de la même longueur que celle du frein à disque 44 matérialisant l'invention et représenté sur les figures 4 et 5. Les pièces qui sont identiques dans le frein à disque 44 et dans le frein à disque selon la technique antérieure 16 seront désignées par les mêmes références numériques affec- tées du suffixe prime. Les pièces du frein à disque 44 sui- vant l'invention analogues mais non identiques aux pièces du frein selon la technique antérieure 16 seront désignées par de nouvelles références rmnumériques. Sur les figures 4 et 5, on voit que les disques du premier groupe tels que stators 46 et flasques 48 présentent des rainures destinées à s'engager à coulissement sur les cannelures 30'. Un second groupe de disques, tels que rotors 50, sont disposés entre les stators 46 et sont montés à coulissement sur les tenons 38'. Un pis- ton 52 de l'un des vérins 26' porte contre l'un des flasques 48 et l'étrier 42' porte contre l'autre flasque 48. En se reportant à la structure selon la structure antérieure de la figure 2, on voit que les stators 36 et 8342 FR 5. flasques 34 peuvent être des disques de frein en carbone a- yant une épaisseur totale d'environ 4,06 cm flanqués de cha- que côté (ou d'un seul côté pour les flasques 34) par une zone d'usure utilisable ayant une épaisseur d'environ 0,76 cm. Les rotors 36 peuvent aussi avoir une structure et une é- paisseur semblables. Pendant le fonctionnement du disque de frein suivant la technique antérieure 16, des freinages ont lieu à chaque atterrissage de l'avion jusqu'au moment o tou- tes les zones d'usure utilisables sont usées sur les stators 32, flasques 34 et rotors 36, moment auquel le piston 40 pr6- sente une course du piston P1 comme indiqué sur la figure 3. La masse de déperdition thermique des stators 32, flasques 34 et rotors 36 non uses représentézsur la figure 2 est de 45,4 kg, tandis que la masse de déperdition thermique des stators 32, flasques 34 et rotors 36 complètement uses, représentés sur la figure 3, est de 27,24 kg. Ceci représente une perte de 18,16 kg de masse de déperdition thermique. Si l'on se réfère au frein 44 selon l'invention représenté sur les figures 4 et 5, on voit que les disques du second groupe ou rotors 50 sont des disques de frein en carbone ayant une épaisseur totale de 4,47 cm avec présence d'une zone d'usure utilisable de 1,02 cm de chaque côté des disques non usés. Les flasques 48 et stators 46 sont pareils aux rotors 50, sauf que les zones d'usure utilisables sont partiellement usées et peuvent être à moitié usées avec une épaisseur de 0,51 cm. En se reportant à la figure 5, on voit le - frein 44 au moment d'une remise en état intermédiaire après un nombre déterminé de freinages ou d'atterrissages. Les zo- nes d'usure utilisables des flasques 48 et stators 46 sont pratiquement usées en totalité et les zones d'usure utilisa- bles des rotors 50 sont partiellement usées et peuvent être à moitié usées. La course de piston P2, telle qu'indiquée sur la figure 5, est inférieure à la course du piston P1 et peut représenter les deux tiers de la course de piston P1 du frein 16 selon la technique antérieure, représenté sur les figures 2 et 3. Dans une forme de réalisation préférée du frein 8342 FR 6. 44, représentée sur les figures 4 et 5, la première épaisseur des zones d'usure utilisables des flasques 48 et stators 46 représente la moitié de la seconde épaisseur des zones d'usu- re utilisables des rotors 50. De plus, la masse de déperdi- tion thermique des stators 46, du flasque 48 et des rotors , représentés sur la figure 4, est de 45,4 kg tandis que la masse de déperdition thermique des mêmes disques représen- tés sur la figure 5 lors de la remise en état intermédiaire est de 33,29 kg, ce qui représente une perte de 12,11 kg pour un frein à disque 44 comportant la même enveloppe de frein que le frein à disque selon la technique antérieure 16. Suivant la présente invention, les stators 46 et flasques 48 complètement usés, représentés sur la figure 5, sont remplacés lors de la remise en état intermédiaire par des stators et flasques neufs ou rénovés, chacune des zones d'usure utilisables ayant une épaisseur de 1,02 cm. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5, la remise en état intermédiaire intervient après 2 000 atterris- sages et les stators 46, flasques 48 et rotors 50 sont réno- vés après 4 000 atterrissages. A titre de comparaison, le frein selon la technique antérieure 16 des figures 2 et 3 est remis en état au bout de 3 000 atterrissages et les stators 32, flasques 34 et rotors 36 sont rénovés après 3 000 atter- rissages. On voit donc qu'avec la structure et le mode d'as- semblage de frein à disque 44 selon l'invention représenté sur les figures 4 et 5, le nombre d'atterrissages permis par chacun des disques est augmenté de 33 1/3 %, passant de 3 000 à 4 000. La masse de déperdition thermique est maintenue à 33,29 kg, soit une augmentation de 6,04 kg par rapport à la masse de déperdition thermique à l'état usé du frein selon la technique antérieure 16 représenté sur la figure 3, et la course de piston P2 est réduite d'un tiers. Tout ceci est réalisé avec la même enveloppe de frein et grâce uniquement à l'opération supplémentaire de remplacement des disques usés lors d'une remise en état intermédiaire au bout de 2 000 at- terrissages. Le frein selon la technique antérieure 16 est en- 8342 FR 7. core représenté sur la figure 6 sur ra même feuille que les figures 7 et 8 représentant la première variante de la pré- sente invention, ceci pour faire ressortir la différence en- tre la longueur d'enveloppe de frein comprise entre l'étrier 542 et le piston 40 sur la figure 6 et la longueur de l'enve- loppe de frein représentée sur la figure 8 comprise entre le pied à coulisse 54 et le piston 56. Les figures 7 et 8 re- présentent un frein à disque modifié 58, les pièces identi- ques à celles du frein à disque 16 selon la technique antéri- cure étant désignées par les mêmes références numériques af- fectées du suffixe seconde. Sur la figure 7, le frein 58 est représenté après un nombre déterminé d'atterrissages précédant la remise en état intermédiaire, nombre qui dans le présent cas est de moitié plus faible que pour le frein selon la technique anté- rieure 16 représenté sur la figure 6. Les stators 32" et flasques 34" présentent des zones d'usure utilisables présen- tant une usure pratiquement totale et les rotors 36", des zo- nes d'usure utilisables à moitié usées. La course de piston P3 est égale à la moitié de la course de piston P1 du frein 16 représenté sur la figure 3. La masse de déperdition ther- mique est de 31,78 kg alors qu'elle est de 27,24 kg dans le frein 16 représenté sur la figure 3. Lors de la remise en état intermédiaire du frein 58 représenté sur la figure 7, on remplace les stators 32" et flasques 34" par des disques neufs ou rénovés présentant des zones d'usure utilisables non usées. Comme on le voit sur la figure 8, les rotors 36" présentent des zones d'usure utili- sables ayant une première épaisseur égale à la moitié de 1'- épaisseur des zones d'usure non usées des stators 32" et flasques 34". De plus, la masse de déperdition thermique des disques représentés sur la figure 8 est de 40,86 kg, soit 4,54 kg de moins que la masse de déperdition thermique des disques du frein selon la technique antérieure 16 représenté sur la figure 6. Avec le frein selon la technique antérieure 16, la perte de masse de déperdition thermique est de 18,16 kg alors qu'elle n'est que de 9,08 kg pour le frein 58 dans l'état, représenté sur la figure 7. La course de piston P3 du 8342 FR frein 58 est égale à la moitié de la course de piston P1 du frein selon la technique antérieure 16 représenté sur la fi- gure 6. Cette réduction de course de piston, ajoutée à la ré- duction de longueur de l'enveloppe de frein, diminue le poids et l'encombrement du frein. Les disques du frein 58 peuvent servir à 3 000 atterrissages avant qu'une rénovation soit né- cessaire et le nombre d'atterrissages entre remises en état intermédiaire demeure de 1 500. Dans le fonctionnement des freins 44 et 58, repré- 1G sentés sur les figures 4, 5, 7 et 8, on peut suivre la même méthode. Un résumé de cette méthode est donné pour la réali- sation des figures 4 et 5, mais est tout aussi bien applica- ble à la réalisation des figures 7 et 8. Si l'on se réfère à la figure 4, on voit que le frein 44 a été assemblé en pla- çant des disques d'un premier groupe, par exemple des stators 46 et-des flasques 48, en positions de chevauchement par rap- port à des disques d'un second groupe, par exemple des rotors 50. Les stators 46 et les flasques 48 présentent des zones d'usure utilisables d'une première épaisseur, inférieure, de préférence de moitié, à la seconde épaisseur des zones d'usu- re utilisables des rotors 50. Après un nombre déterminé de freinages ou d'atterrissages, les zones d'usure utilisables des stators 46 et des flasques 48 sont pratiquement usées en totalité et l'on remplace ceux-ci par un troisième groupe de disques, par exemple des stators et des flasques neufs ou ré- novés présentant des zones d'usure utilisables d'une troisiè- me épaisseur supérieure, de préférence du double, à l'épais- seur des zones d'usure utilisables des rotors 50 lors de la remise en état intermédiaire. On fait ensuite fonctionner le frein 44 pendant un nombre déterminé de freinages ou d'at- terrissages jusqu'à une autre remise en état intermédiaire lors de laquelle les zones d'usure utilisables des rotors 50 seront complètement usées et sont remplacées par des rotors neufs ou rénovés pour l'obtention de l'état indiqué sur la figure 4. Les stators 46, flasques 48 et rotors 50 complète- ment usés sont rénovés après avoir été déposés des freins. Ils sont alors prêts à être montés dans un frein o ils per- mettent des atterrissages pendant toute la durée de vie des 8342 FR 9. disques. En dehors du procédé et de l'appareil représentés et décrits en référence aux figures 4, 5, 7 et 8, on conçoit qu'on peut prévoir d'autres modifications dans lesquelles on fait varier l'épaisseur des zones d'usure utilisables du dis- que de frein pour obtenir les avantages fournis par les réa- lisations décrites ci-dessus. 8342 FR o REVENDICATIONS. 1. Frein à disque caractérisé en ce qu'il comprend une série de disques, les disques comportant des zones d'usu- re d'épaisseurs différentes déterminées, un premier groupe des disques (46, 48; 32", 34") présentant des zones d'usure utilisables ayant une première épaisseur en relation de che- vauchement avec un second groupe des disques (50; 36") pré- sentant des zones d'usure ayant une seconde épaisseur, la première épaisseur des zones d'usure utilisables du premier groupe de disques étant inférieure à la seconde épaisseur des zones d'usure utilisables du second groupe de disques de sor- te qu'au bout d'un nombre déterminé de freinages, les zones d'usure utilisables du premier groupe de disques sont usées quasi complètement lors d'une remise en état intermédiaire et que les zones d'usure utilisables du second groupe de disques ne sont pas usées, le premier groupe de disques étant rempla- çable par un troisième groupe de disques comportant des zones d'usure utilisables ayant une troisième épaisseur, cette der- nière épaisseur étant supérieure à l'épaisseur des zones d'u- sure utilisables du second groupe de disques lors de la remi- se en état intermédiaire. 2. Frein à disque selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit premier groupe de disques présente des zones d'usure utilisables qui sont à moitié usées et ledit second groupe de disques présente des zones d'usure qui ne sont pas usées, de sorte que la première épaisseur de chacune desdites zones d'usure utilisables du premier groupe de dis- ques est égale à la moitié de ladite seconde épaisseur de chacune des zones d'usure utilisables du second groupe de disques. 3. Frein à disque selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le second groupe de disques présente des zo- nes d'usure utilisables qui sont à moitié usées lors de ladi- te remise en état intermédiaire et le troisième groupe de disques présente des zones d'usure utilisables qui ne sont pas usées lors de ladite remise en état intermédiaire, de sorte que le second groupe de disques présente des zones d'u- sure utilisables ayant chacune la moitié de l'épaisseur de 8342 FR ll. chacune des zones d'usure utilisables du troisième groupe de disques lors de la remise en état intermédiaire,. 4. Frein à disque selon la revendication 2, caraco têrisé en ce que lesdits disques sont places dans le frein à disque à l'intérieur d'une enveloppe de longueur sensiblement égale à la somme des épaisseurs du premier groupe de disques présentant lesdites zones d'usure utilisables à moitié usées et des épaisseurs du second groupe de disques présentant des zones d'usure utilisables qui ne sont pas usées. 5. Frein à disque selon la revendication 4, caraco térisé en ce qu'il comporte un vérin (26'; 26") pour presser lesdits disques les uns contre les autres afin d'assurer le freinage et un piston (52, 56) mobile par rapport au cylindre su une distance (PS, P3) égale à la demi-somme des premières épaisseurs des zones d'usure utilisables de tous les disques du premier groupe. 6. Procédé d'assemblage d'un frein à disque comn portant une série de disques présentant des zones d'usure u= tilisables d'épaisseurs différentes déterminées, caractérisé en ce qu'il comprend la mise d'un premier groupe de disques en position de chevauchement par rapport à un second groupe des disques, le premier groupe de disques ayant chacune des zones d'usure utilisables d'une première épaisseur, le second groupe de disques ayant chacune des zones d'usure utilisables d'une seconde épaisseur, la première épaisseur de chacune des zones d'usure utilisables du premier groupe de disques 6tant inférieure à la seconde épaisseur de chacune des zones d'usu- re utilisables du second groupe de disques, le remplacement du premier groupe de disques par un troisième groupe de dis- ques opéré lors d'une remise en état intermédiaire quand les zones d'usure utilisables du premier groupe sont pratiquement- usées complètement, les zones d'usure utilisables de chacun des disques du troisième groupe ayant une troisième épaisseur supérieure à l'épaisseur de chacune des zones d'usure utili- sables du second groupe de disques lors de la remise en état intermédiaire. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte le positionnement desdits premier grou- 8342 FR 12. pe et second groupe de disques en relation de chevauchement, ladite première épaisseur étant égale à la moitié de ladite seconde épaisseur, les zones d'usure utilisables du second groupe n'étant pas usées et les zones d'usure utilisables du premier groupe étant à moitié usées. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé' en ce qu'il comporte le remplacement du premier groupe de disques par le troisième groupe de disques opéré lors de la remise'en état intermédiaire quand le premier groupe de dis- 1C ques présente des zones d'usure utilisables qui sont prati- quement usées complètement et que le second groupe présente des zones d'usure utilisables qui sont à moitié usées. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte le remplacement du premier groupe de disques lors de la remise en état intermédiaire par le troi- sième groupe de disques comportant tous des zones d'usure u- tilisables qui ne sont pas usées et ont une épaisseur double de l'épaisseur des zones d'usure utilisables de tous les disques du second groupe. 8342 FR