Brevet FR2576992A1 — publié le 19860808

I La présente invention concerne un disque pour un frein à disque. En particulier la présente invention concerne un disque du type comprenant deux éléments annulaires disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et joints ensemble par des ailettes s'étendant dans l'ensemble radialement et qui font saillie d'un voile central placé entre lesdits éléments annulaires. Le voile central peut être-solidaire d'un moyeu central ou bien il peut être fixé sur celui-ci par des moyens appropriés, par exemple par coulée, par soudage ou par des boulons. Lesdites ailettes s'étendent sur la majeure partie de la dimension radiale desdits éléments annulaires de telle sorte que, quand le disque tourne, de l'air est pompé entre lesdites ailettes de façon à refroidir le disque et à dissiper la chaleur produite par freinage, en améliorant ainsi la stabilité au freinage et en augmentant la durée de service des patins de frein et du disque par réduction de la dégradation thermique. Le type de disque précité convient particulièrement pour être utilisé sur des véhicules de chemin de fer dans lesquels le disque peut être monté sur l'essieu d'un bogie pour voies ferrées ou bien sur une partie tournante du système d'entraînement de véhicule. Dans le cas de véhicules rapides ou bien de véhicules dans lesquels la partie précitée du système d'entraînement tourne à grande vitesse, les caractéristiques de refroidissement du disque sont particulièrement avantageuses. Cependant, une certaine quantité d'énergie est absorbée pour l'entraînement en rotation du disque, cela étant associé à la résistance au pompage de l'air, et il est avantageux de concevoir de tels disques de manière à réduire au minimum l'absorption d'éner- gie. Un autre problème se posant avec des disques rapides du type précité est celui du bruit, engendré par les ailettes orientées radialerment, à la manière d'une sirène. En conséquence la conception à ailettes est importante à cet gaL'objet de la présenteinvention est de créer un L'objet de la présente invention est de créer un disque ventilé pour un frein à disque, qui permette, pour -un diamètre particulier de disque, de réduire à la fois l'absorption d'énergie et le bruit par comparaison à des disques connus ayant le même diamètre, mais qui maintienne le refroidissement nécessaire. Conformément à la présente invention, il est prévu un disque pour un frein à disque, comprenant deux éléments annulaires disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et joints ensemble par des ailettes s'étendant dans l'ensemble radialement, et des protubérances, qui font saillie d'un voile central placé entre lesdits éléments annulaires, lesdites ailettes s'étendant sur une partie de la dimension radiale desdits éléments annulaires et lesdites protubérances étant placées dans une zone non occupée par les ailettes. Du fait de la structure de la présente invention, l'absorption d'énergie est réduite considérablement et, par suite du diamètre réduit des ailettes, le niveau de bruit produit est diminué par comparaison à un disque de même diamètre comportant des ailettes radiales dans l'ensemble et classiquement longues.-En outre la conception, l'espace- ment, le profil et/ou l'agencement des protubérances permettent de réduire le bruit engendré. Cela est en particulier le cas lorsque le disque est entrainé en rotation à grande vitesse. Cependant le refroidissement désiré est maintenu du fait que la surface a une grandeur appropriée grâce à la combinaison des ailettes plus courtes et des protubérances. Dans un mode de réalisation de la présente inven- tion, les ailettes sont disposées dans l'ensemble radiale- ment, par groupes de trois ailettes parallèles. Les protu- berances sont une section droite elliptique à la fois pour optimiser l'étendue de la surface disponible et pour facili- ter la fabrication, et elles sont réparties en deux rangées circonférentielles, situées radialement au delà des ailettes. Des protubérances adjacentes des deux rangées sont situées - sur le même rayon général par rapport auxdits éléments annulaires, en même temps qu'une desdites ailettes. Cependant les protubérances de l'une ou bien des deux rangées circonfé-' rentieles peuvent alternativement être décalées circonféren- tiellement l'une par rapport à l'autre et/ou par rapport aux ailettes, de façon à créer ainsi un trajet tortueux pour l'écoulement d'air entre les éléments annulaires. En outre la forme de section droite des protubérances peut être modifiée à volonté. En fonctionnement à une vitesse particulière, ledit mode de réalisation de la présente invention--absorbe un tiers de l'énergie absorbée par un disque de même diamètre compor- tant des ailettes plus grandes. En conséquence l'économie d'énergie est immédiatement mise en évidence. En outre le bruit engendré par le disque tournant est considérablement réduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 représente une vue en élévation latérale, en partie arrachée, d'un mode de réalisation d'un disque construit conformément à la présente invention; et la fig. 2 est une vue en élévation de face du mode de réalisation de la fig. 1, en vue arrachée selon la ligne I-I. Le disque représenté sur les dessins ci-joints convient en particulier pour être utilisé dans un véhicule de chemin de fer. Le disque comprend deux éléments annulaires 1,3 qui sont alignés coaxialement l'un par rapport à l'autre, les surfaces correspondantes 4, 6 de chaque élément annulaire 1, 3 étant fixées sur un voile annulaire central segmenté 5 au moyen d'ailettes 7 et de protubérances 90 Les autres surfaces annulaires 8, 10 des éléments annulaires 1, 3 sont, en service, sollicitées par des patins de frein. Les segments du voile 5 sont fixés sur un moyeu central 11 qui, en service, peut être monté sur un essieu d'un véhicule de chemin de fer ou sur une partie tournante du système d!entraînement. Les ailettes 7 s'étendent dans!aensemble radiale- ment par rapport auxdits éléments annulaires!D 3 sur une ari de la dimension radiale desdits éléments annulaires 3 et eiies sont disposées par groupes de trois. Les ailettes d'un groupe peuvent être parallèles entre elles ou bien elles peuvent être positionnées chacune indépendamment et inclinées l'une par rapport à l'autre. Il est prévu radialement au delà des ailettes 7 deux rangées circonférentielles de protubérances 9. Les protubérances ont chacune une section droite transversale elliptique, afin d'optimiser la surface disponible pour le refroidissement et de faciliter le processus de fabrication choisi. En variante cependant, les protubérances 9 peuvent avoir toute section droite transversale désirée. En outre, comme le montre la figure 2 des dessins ci-joints, des protubérances adjacentes dans les deux rangées circonférentielles sont disposées de façon à être situées sur un rayon commun par rapport auxdits éléments annulaires 1, 3, en même temps qu'une des ailettes 7. En variante, les protubérances 9 peuvent être décalées circon- férentiellement par rapport aux ailettes et/ou l'une par rapport à l'autre, de façon à créer ainsi un trajet tortueux pour l'air de refroidissement. Avec la conception de disque décrite ci-dessus et représentée sur les dessins, l'absorption d'énergie est approximativement d'un tiers de celle d'une structure de disque connue possédant le même diamètre et comportant des ailettes radales longues. Cette réduction permet de réaliser une économie importante sur l'énergie totale de propulsion d'un train de véhicules de chemin de fer. En outre il se produit également une réduction considérable du bruit engendré par le disque. Cela est dû principalement à la réduction du diamètre hors tout des ailettes. Cependant, la réduction du bruit peut encore être améliorée par la conception, l'espacement, la forme et/ou l'agencement des protubérances. En conséquence, la présente invention concerne une conception simple de disque permettant principalement de réduire l'absorption d'énergie et par conséquent de disposer de plus d'énergie pour l'entraînement lorsque le disque est monté, par exemple, sur l'arbre d'entraînement d'un moteur électrique d'un système d'entraînement de véhicules de voie ferrée par exemple. On obtient également l'avantage supplémentaire de la réduction du bruit. REVENDICATIONS 1. Disque de frein, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments annulaires (1, 3) disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et joints ensemble par des ailettes (7) s'étendant dans l'ensemble radialement, ainsi que des protubérances (9), qui font saillie d'un voile central (5) placé entre lesdits éléments annulaires (1, 3), lesdites ailettes (7) s'étendant sur une partie de la dimension radiale desdits éléments annulaires (1, 3), et lesdites protubérances (9) étant placées dans une zone non occupée par les ailettes (7). 2. Disque de frein selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les ailettes (7) sont disposées en groupes de trois ailettes (7), les ailettes (7) de chaque groupe étant parallèles entre elles. 3. Disque de frein selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le voile central (5) est formé d'un certain nombre de segments s'étendant dans l'ensemble radialement, un groupe d'ailettes (7) étant placé sur chaque segment. 4. Disque de frein selon la revendication 3, carac- térisé en ce que lesdits segments sont montés sur un moyeu central (11) dans des positions circonférentiellement espacées l'une de l'autre. 5. Disque de frein selon une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que deux rangées circon- férentielles de protubérances (9) sont placées radialement au delà des ailettes (7). 6. Disque de frein selon la revendication 5, carac- térisé en ce que des protubérances adjacentes (9) des deux rangées sont situées sur le même rayon général par rapport auxdits éléments annulaires (1, 3), en même temps qu'une desdites ailettes (7). 7. Disque de frein selon la revendication 5, carac- térisé en ce que les protubérances (9) desdites rangées sont décalées radialement l'une par rapport à l'autre. 8. Disque de frein selon la revendication 5, carac- térisé en ce que les protubérances (9) sont radialement décalées par rapport aux ailettes (7). 9. Disque de frein selon une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que les protubérances (9) ont une section droite elliptique..