Brevet FR2615258A1 — publié le 19881118

FREIN DE ROUE POUR VEHICULE TERRESTRE AUTOMOBILE L'invention concerne le-domaine technique du freinage des véhicules terrestres automobiles et elle vise, plus particulièrement, les moyens mis en oeuvre pour assurer le freinage d'un tel véhicule en agissant sur les roues. L'invention concerne, plus spécifiquement, le freinage d'un véhicule, par l'intermédiaire de freins à disque. Un système de freinage, du type à disque, comprend un disque métallique, ventilé ou non, fixé rigidement sur le moyeu tournant de la roue pour être entraîné en rotation avec ce dernier. Le disque est monté perpendiculairement à l'axe de rotation pour que son plan passe par le plan de symétrie d'un étrier immobilisé sur le portemoyeu. L'étrier porte, sur ses ailes en vis-à-vis, deux garnitures de freinage qui sont placées de part et d'autre des faces du disque que l'étrier chevauche. Des pistons hydrauliques agissent sur les garnitures pour permettre de les déplacer en directions opposées et assurer le pincement du disque, lorsqu'il convient de freiner sa rotation. Un dispositif de freinage, du type ci-dessus, représente, incontestablement, un progrès par rapport aux mécanismes antérieurs, dits à tambour. Cependant, un tel dispositif ne peut être considéré comme donnant entièrement satisfaction pour les raisons suivantes. En raison du montage retenu, le disque et l'étrier ne sont pas associés directement à des masses métalliques susceptibles de contribuer à l'évacuation des calories ayant pour origine l'énergie dissipée par le freinage. Un échauffement certain leur est ainsi imposé, en cas d'utilisation intensive. Une montée en température excessive, notamment du disque généralement réalisé en métal, peut être préjudiciable à la structure générale et pénalisante pour l'efficacité de freinage. Le montage retenu a pour effet de placer l'étrier en relation avec le disque soumis à montée en température. L'échauffement produit est donc, également, appliqué aux pistons actionnés hydrauliquement pour assurer le pincement des garnitures de part et d'autre du disque. L'échauffement du fluide hydraulique commandant les pistons peut être La cause de rupture d'efficacité de freinage, si les vapeurs d'huile, ainsi provoquées, sont suffisamment importantes pour faire naître te phénomène bien connu de vapor-lock. Le rendement d'un frein à disque dépend plus de la surface active des garnitures que de celle du disque tournant. Par construction, une telle efficacité est donc limitée, étant donné que, jusqu'à présent, la surface utile de la ou des garnitures, voire des jeux de plaquettes successifs mis en oeuvre, est toujours inférieure à la surface de frottement offerte par le disque tournant. Un montage du type ci-dessus, pouvant être considéré comme simplifié par rapport aux mécanismes antérieurs du type à tambour, n'offre, cependant, pas un accès particulièrement facile et aisé aux garnitures de frottement constituant les éléments d'usure devant être périodiquement changés. Les expériences, menées jusqu'à présent, ont permis de constater qu'un frein du type ci-dessus est soumis, notamment lorsque le disque est réalisé en une matière d'usure, à une oxydation pour toute sa partie relative qui n'est pas recouverte par les garnitures. L'oxydation de tels matériaux accroit l'usure dans des proportions non négligeables. L'objet de l'invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouveau frein de roue pour véhicules terrestres automobiles. Un tel frein, appartenant à la famille des freins à disque, est conçu pour faire intervenir des éléments de frottement dont la conception nouvelle permet d'accroitre l'efficacité de freinage, de réduire les risques de naissance de vapor-lock et d'améliorer, de façon sensible, l'accessibilité pour procéder au démontage et au remplacement de la partie d'usure. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le frein de roue pour véhicules terrestres automobiles est caractérisé en ce qu'il comprend: - un disque annulaire stator, monté flottant sur des doigts présentés par le portemoyeu de la roue et offrant une face de frottement côté roue, - des pistons actionnés hydrauliquement, disposés dans Le porte-moyeu pour agir sur le disque stator et le déplacer selon une direction parallèLe à l'axe du moyeu, - et un disque annulaire rotor monté flottant sur une plaque de contre-poussée, entraîné en rotation par le moyeu, et offrant, c6té moyeu, une face de frottement disposée en vis-à-vis et en proche proximité de celle du disque stator. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexes qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une demi-coupe élévation du frein conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe prise selon la ligne brisée II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe prise à plus grande échelle selon la ligne III-III de la fig. 1. La fig. 4 est une demi-coupe élévation illustrant une variante de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 5 est une coupe transversale partielle prise, à échelle différente, selon la ligne V-V de la fig. 4. Selon les fig. I à 3, le frein conforme à l'invention est destiné à être adapté en relation avec une roue 1 d'un véhicule automobile terrestre. De façon conventionnelle, la roue l.comprend une jante 2 associée à un voile 3 par lequel elle est adaptée, au moyen de vis ou écrous 4, sur le flasque 5 d'un moyeu tournant 6 monté dans un porte-moyeu 7 fixe, solidaire de la structure porteuse du véhicule. Selon l'invention, le frein comprend un disque stator 8 annulaire, qui est monté flottant sur le porte-moyeu 7, de manière à pouvoir être déplacé dans le sens de la flèche fl, à partir d'une position stable de repos en appui contre le porte-moyeu 7. La direction de déplacement selon la flèche f1 peut être considérée comme globalement parallèle à l'axe du moyeu tournant 6. Le montage flottant du disque stator 8 peut être réalisé de plusieurs façons convenables, en faisant intervenir un assemblage du type à cannelures. Les fig. 1 et 2 montrent que le disque stator 8 peut comporter des encoches 9, de préférence équidistantes angulairement, pratiquées à partir du bord périphérique interne du disque, de manière à coopérer avec autant de doigts 10 adaptés sur le porte-moyeu 7, de façon à s'étendre parallèlement à l'axe du moyeu 6. Le disque stator présente, côté roue, une face de frottement 8a et, côté moyeu, une face de poussée 8b avec laquelle coopèrent n pistons d'actionnement 11 logés dans le porte-moyeu 7 et commandés hydrauliquement de façon classique. Les pistons 11, répartis de façon équidistante angulairement, sont, de préférence, constitués par des cylindres tubulaires ouverts en tête pour réduire leur inertie, ainsi que leur masse susceptible de transmettre des calories au circuit de commande. Selon l'invention, le disque stator 8 est réalisé en carbone-carbone. Le frein comprend, par ailleurs, un disque annulaire 12 rotor, porté par une plaque de contre-poussée 13 qui est entraînée en rotation par le flasque 5 du moyeu 6. Le disque rotor 12 présente, côté moyeu, une face de frottement 12a qui est placée en vis-à-vis et en proche proximité de la face de frottement 8a du disque stator 8. Le'disque 12 est monté flottant sur la plaque de contre-poussée 13, en étant porté par cette dernière par un système d'assemblage du type à cannelures. De préférence, un tel système fait intervenir des encoches 14 ménagées, à partir du bord périphérique intérieur du disque rotor, pour recevoir des dents ou des moulures 15 qui sont formées par la plaque de contre-poussée 13. Le disque rotor 12 comporte, côté- roue, une face 12b présentant des rainures de ventilation 16 s'ouvrant dans le bord périphérique extérieur du disque et dans un dégagement 17 ménagé à partir du bord périphérique intérieur. Dans une première forme de réalisation, la plaque de contre-poussée 13 est rendue solidaire, notamment par soudure, du voile de jante 3, comme cela est illustré par la fig. 1. Le disque rotor 12-est, de préférence, aussi réalisé en carbone-carbone. La conformation du disque stator 8 et celle du disque rotor 12 sont choisies de manière que les faces en vis-à-vis et coopérantes 8a et 12a soient parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du moyeu 2. Les dispositions constructives décrites ci-dessus permettent, ainsi que cela ressort de l'examen des fig. 1 à 3, de constituer un frein, du type à disque, dont l'entière surface des faces de frottements contribue à l'effet de freinage. Pour une distance radiale, comparable à celle d'un frein à disque traditionnel, le frein selon l'invention offre une surface de frottement notablement augmentée et présente un rendement supérieur. Le montage du frein selon l'invention permet de mettre en oeuvre des disques stator et rotor en carbone-carbone qui sont ! montés flottants par rapport aux éléments fixes et tournants les portant, ce qui permet de compenser les variations de dilatations différentielles entre ces différents éléments. La disposition constructive retenue permet, ainsi que cela ressort de la fig. 1, d'intégrer des disques stator 8 et rotor 12, respectivement, au porte-moyeu 7 et au voile de roue 3. Ces organes métalliques contribuent, ainsi, à l'évacuation des calories ayant pour origine l'énergie dissipée au freinage. La présence des pistons 11 d'actionnement hydraulique permet de reporter latéralement, à distance du disque stator 8, le circuit de transfert du fluide hydraulique qui est ainsi préservé des risques de vapor-lock. Le montage du disque rotor 12 permet de délimiter, entre lui-même et la plaque de contre-poussée 13, des canaux à direction sensiblement radiale formés par les rainures 16 et permettant 26152'58 d'établir, dès la rotation de la roue et par effet centrifuge, une circulation d'air contribuant au refroidissement ou au maintien en température du disque rotor 12. Le montage du disque rotor 12, sur la plaque de contre-poussée 13, permet d'accéder très rapidement et aisément aux différents éléments constitutifs du frein pour en assurer l'entretien ou pour procéder au remplacement de l'un quelconque des éléments d'usure le constituant. La fig. 4 illustre une variante de réalisation selon laquelle le disque rotor 12 est monté sur une plaque de contre-poussée 131 qui est immobilisée angulairement et fixée sur le flasque 5, par l'intermédiaire de vis 18 et de tocs 19 servant au centrage d'une roue 1 dont le voile 20 est constitué par une pièce massive moulée, prévue pour coopérer avec un organe de fixation, du type écrou 21, monté sur le moyeu tournant 6. Quel que soit le mode de réalisation, il doit être considéré que les disques rotor et stator pourraient être réalisés de manière que leurs faces en vis-à-vis 12a et 8a, tout en étant toujours parallèles entre elles, se présentent sous la forme de segments tronconiques centrés sur l'axe du moyeu 6. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: t - Frein de roue pour véhicule terrestre automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - un disque annulaire stator (8), monté flottant sur des doigts (10) présentés par le porte-moyeu (7) de La roue et offrant une face de frottement (8a) côté roue, - des pistons (11) actionnés hydrauliquement, disposés dans le porte-moyeu (7) pour agir'sur le disque stator et le déplacer selon une direction (f1) parallèle à L'axe du moyeu, - et un disque annulaire rotor (12) monté flottant sur une-plaque de contre-poussée (13), entrainée en rotation par le moyeu, et offrant, côté moyeu, une face de frottement (12a) disposée en vis-à-vis et en proche proximité de celle du disque stator. 2 - Frein de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques stator et rotor sont en carbone. 3 - Frein de roue selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le disque rotor (12) présente, dans sa surface côté roue, des rainures de ventilation (16) communiquant' avec un dégagement annulaire (17) ménagé à partir du bord périphérique interne du disque. 4 - Frein de roue selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les faces (12a et 8a) en vis-à-vis des disques rotor et stator sont parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du moyeu. - Frein de roue selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les faces (12a et 8a) en vis-à-vis des disques rotor et stator sont parallèles entre elles et définissent des surfaces de révolution en segments tronconiques centrés sur l'axe du moyeu. 6 - Frein de roue selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les disques stator et rotor sont montés flottants par un système d'assemblage du type à cannelure. 7 - Frein de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de contre-poussée (13) est solidaire du voile de jante de la roue. 8 - Frein de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de contre-poussée (131), indépendante de la roue, est fixée de façon amovible sur le flasque du moyeu.