Brevet FR2698142A1 — publié le 19940520

La présente invention est relative à un ensemble de frein à disque du type comprenant d'une part un moyeu destiné à être rendu solidaire d'une pièce rotative à freiner, et d'autre part un disque de freinage comprenant deux anneaux de frottement parallèles et coaxiaux reliés entre eux par une série d'entretoises, et une collerette intérieure radiale munie de perçages pour sa fixation par boulons sur un organe de liaison en saillie sur la surface extérieure du moyeu. Elle s'applique notamment au freinage des véhicules ferroviaires. Le FR-A-2 287 623 décrit un ensemble de frein à disque de ce type dans lequel la collerette intérieure du disque est reliée par une série de boulons à un voile radialement élastique en saillie extérieure sur le moyeu. Le voile élastique permet au disque de se dilater lors des freinages. Dans certaines applications, l'espace radial entre le disque et le moyeu s'avère insuffisant pour loger un tel voile élastique. L'invention a pour but de fournir une solution qui convienne pour de telles applications et qui autorise néanmoins la dilatation du disque sans que celui-ci soit soumis à des contraintes excessives lors de ses dilatations. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de frein à disque du type précité, caractérisé en ce que - chaque anneau comporte sur toute son épaisseur une série de fentes rayonnantes; et - l'organe de liaison du moyeu est une collerette radiale munie de perçages et contre laquelle s'accole la collerette intérieure du disque. Suivant d'autres caractéristiques : - les fentes s'étendent de la périphérie extérieure à la périphérie intérieure de chaque anneau; - les fentes d'un anneau sont décalées angulairement d'un demi-pas par rapport à celles de l'autre anneau; - chaque entretoise relie une zone circonférentiellement marginale d'un secteur d'un anneau à une zone circonférentiellement marginale à peu près en regard d'un secteur de l'autre anneau; - les entretoises sont des ailettes rayonnantes s'étendant sur la plus grande partie de la dimension radiale des anneaux; - les ailettes ont alternativement une section en forme générale de S et en forme générale de Z symétrique de la précédente; - les entretoises sont des colonnettes parallèles à l'axe du disque, réparties en une ou plusieurs couronnes; - le disque de freinage est monobloc;; - le disque de freinage est constitué de deux demi-disques monoblocs s 1étendant chacun sur 1800 et dont chacun possède une demi-collerette intérieure, des moyens de liaison amovibles étant prévus entre les deux demidisques; et - les moyens de liaison sont des boulons qui s'appuient sur des entretoises des deux demi-disques voisines du plan de joint. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 représente en perspective, avec arrachement, un disque de frein monobloc destiné à être utilisé dans un ensemble de frein à disque suivant l'invention; - la Figure 2 est un quart de vue en élévation de ce disque; - la Figure 3 est un quart de vue en perspective du même disque; - la Figure 4 est une demi-vue qui représente en coupe axiale l'ensemble de frein à disque complet; et - la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1 d'une variante. Le disque de frein 1 représenté aux Figures 1 à 3, d'axe général X-X, est une pièce monobloc en fonte ou en acier. I1 est constitué de deux anneaux parallèles et coaxiaux 2, 3 reliés par une série d'entretoises 4, et d'une collerette intérieure annulaire 5. Chaque anneau 2, 3 définit sur sa surface extérieure une piste annulaire de friction pour des mâchoires de disque non représentées. Il est divisé en un certain nombre de secteurs identiques, 6, 7 respectivement, par des fentes 8, 9 respectivement, s'étendant sur toute son épaisseur et de sa périphérie extérieure à sa périphérie intérieure. Dans l'exemple représenté, chaque anneau forme quinze secteurs. Les secteurs 6 de l'anneau 2 sont décalés angulairement d'un demi-pas par rapport aux secteurs 7 de l'anneau 3. Les entretoises 4 sont des ailettes rayonnantes qui s'étendent sur l'essentiel de la dimension radiale des deux anneaux. Ces ailettes ont plus précisément une forme légèrement gauche, avec une section alternativement en forme de S allongé et en forme de Z allongé symétrique par rapport audit S. Cette forme est choisie pour permettre à un bord 10 de chaque ailette, s'étendant radialement, d'être relié à une zone circonférentiellement marginale d'un secteur 6, et à son autre bord 11, s'étendant également radialement, d'être relié à la zone circonférentiellement marginale correspondante, légèrement décalée angulairement, d'un secteur 7. Ainsi, comme on le voit sur les Figures 1 et 3, l'ensemble des ailettes 4 forme, en vue radiale dirigée vers l'axe X-X, un zigzag qui définit une continuité de matière entre les deux anneaux 2 et 3 sur tout le pourtour et sur toute la dimension radiale du disque. La collerette intérieure 5 comporte une partie radialement extérieure 12 encastrée dans la partie radialement intérieure des ailettes 4, et une partie radialement intérieure 13, d'épaisseur réduite, qui dépasse des anneaux 2 et 3 vers l'axe X-X et qui comporte une série de perçages 14, au nombre de douze dans cet exemple, parallèles à cet axe. La différence d'épaisseur entre les parties 12 et 13 définit un lamage intérieur 15 de la collerette 5. La collerette 5 peut être venue de moulage avec le reste du disque 1, ou bien, en variante, elle peut être réalisée séparément puis servir d'insert pour le moulage du reste du disque, ce qui permet par exemple d'obtenir un disque bi-matière, notamment collerette en acier et reste du disque en fonte. L'ensemble de disque de frein est complété par un moyeu 16 destiné à être calé sur un essieu (non représenté) à freiner. Ce moyeu (Figure 4) est monobloc et comporte un corps cylindrique 17 sur la surface extérieure duquel fait saillie une collerette radiale annulaire 18. Cette dernière est percée de trous axiaux 19 en nombre égal aux trous 14 et ayant le même diamètre et le même écartement angulaire que ces derniers. Pour monter le disque 1 sur le moyeu 16, on l'enfile axialement sur celui-ci jusqu'à ce que la collerette 18 soit logée et centrée dans le lamage 15 et appliquée contre le fond de ce lamage. Des boulons 20 à écrou 21 et contre-écrou 22 sont alors enfilés à travers les couples de trous 14 et 19 et, après serrage, solidarisent rigidement le disque et le moyeu. On comprend que l'agencement décrit ci-dessus ne nécessite qu'un faible espacement radial entre la périphérie intérieure des anneaux 2, 3 et la surface extérieure du corps 17 du moyeu, cet espacement devant seulement être suffisant pour la manoeuvre des boulons 20. De plus, grâce à la structure des anneaux en secteurs séparés par des fentes, les dilatations circonférentielles de ces anneaux lors des freinages sont libres et n'induisent donc ni des dilatations radiales supplémentaires, ni des contraintes importantes dans le métal. Par suite, la liaison disque/moyeu rigide assurée par la coopération des collerettes 5 et 18 et par les boulons 20 ne présente pas d'inconvénient, c'est-à-dire ne conduit pas à un phénomène de fatigue du métal. Il est également à noter que grâce au décalage angulaire entre les secteurs 6 et 7 et à l'agencement des ailettes 4 décrit plus haut, les transferts thermiques dans l'ensemble du disque sont optimisés pendant les freinages, ce qui limite les échauffements localisés, et, en outre, chaque secteur trouve un soutien axial efficace, par ses deux zones circonférentiellement marginales, lorsqu'il est attaqué par la mâchoire de frein correspondante. La variante de la Figure 5 permet de changer le disque sans retirer le moyeu de l'essieu sur lequel il est calé. En effet, le disque 1A représenté sur cette Figure 5 a la même structure que le disque 1 précédemment décrit, mais est réalisé en deux moitiés s'étendant chacune sur 1800 et comportant chacune deux demi-anneaux, la moitié (en nombre) des ailettes 4 et la moitié (en étendue circonférentielle) de la collerette 5. Les deux demi-disques s'assemblent le long d'un plan de joint diamétral 23, au moyen de deux boulons 24 orientés circonférentiellement qui prennent appui sur les ailettes 4 adjacentes au plan de joint. Comme représenté sur la Figure 5, ces ailettes peuvent compor ter une surface d'appui 25 spécialement prévue à cet effet. En variante, les entretoises reliant les deux disques peuvent revêtir d'autres formes que les ailettes décrites plus haut. En particulier, il peut s'agir de colonnettes parallèles à l'axe du disque, réparties en une ou plusieurs couronnes. REVENDICATIONS 1 - Ensemble de frein à disque, du type comprenant d'une part un moyeu (16) destiné à être rendu solidaire d'une pièce rotative à freiner, et d'autre part un disque de freinage (1; 1A) comprenant deux anneaux de frottement (2, 3) parallèles et coaxiaux reliés entre eux par une série d'entretoises (4), et une collerette intérieure radiale (5) munie de perçages (14) pour sa fixation par boulons (20) sur un organe de liaison (18) en saillie sur la surface extérieure du moyeu, caractérisé en ce que - chaque anneau (2, 3) comporte sur toute son épaisseur une série de fentes rayonnantes (8, 9); et - l'organe de liaison (18) du moyeu (16) est une collerette radiale munie de perçages (19) et contre laquelle s'accole la collerette intérieure (5) du disque (1; lA). 2 - Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes (8, 9) s'étendent de la périphérie extérieure à la périphérie intérieure de chaque anneau (2, 3). 3 - Ensemble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les fentes (8, 9) d'un anneau (2) sont décalées angulairement d'un demi-pas par rapport à celles de l'autre anneau (3). 4 - Ensemble suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chaque entretoise (4) relie une zone circonférentiellement marginale d'un secteur (6) d'un anneau (2) à une zone circonférentiellement marginale à peu près en regard d'un secteur (7) de l'autre anneau (3). 5 - Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les entretoises (4) sont des ailettes rayonnantes s'étendant sur la plus grande partie de la dimension radiale des anneaux (2, 3). 6 - Ensemble suivant la revendication 5, caractérise en ce que les ailettes (4) ont alternativement une section en forme générale de S et en forme générale de Z symétrique de la précédente. 7 - Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les entretoises sont des colonnettes parallèles à l'axe (X-X) du disque (1; 1A), réparties en une ou plusieurs couronnes. 8 - Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le disque de freinage (1) est monobloc. 9 - Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le disque de freinage (1A) est constitué de deux demi-disques monoblocs s'étendant chacun sur 180 et dont chacun possède une demi-collerette intérieure, des moyens de liaison amovibles (25) étant prévus entre les deux demi-disques. 10 - Ensemble suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de liaison (24) sont des boulons qui s' appuient sur des entretoises (4) des deux demi-disques voisines du plan de joint (23).