Brevet FR2757916A1 — publié le 19980703

Cette invention se rapporte à un frein multidisque, et en particulier, bien que de façon non exclusive, à un frein multidisque destiné à être monté sur un avion. L'invention peut être appliquée, par exemple, à un frein multidisque du type comprenant des disques de friction en matériau composite à base de carbone ou à un frein du type que l'on appelle frein acier dans lequel des disques d'acier portent chacun des éléments en matériau de friction résistant à l'usure. Dans certains assemblages connus de freins à disques de type multidisque pour avions, le frein à disques est du type frein acier et comprend un moyeu annulaire ne pouvant pas tourner auquel est fixé un tube de torsion. Les disques séparés d'un assemblage d'éléments annulaires formant des disques de stator sont calés avec possibilité de coulissement axial, chacun au niveau de son bord radialement interne, sur des cannelures ménagées sur le tube de torsion. Une série correspondante d'éléments annulaires formant disques de rotor sont intercalés entre les éléments de stator et calés avec possibilité de coulissement axial, chacun au niveau de son bord radialement externe, sur une roue afin de tourner avec celle-ci. Dans le but de satisfaire à l'exigence permanente d'essayer de réduire la dimension et le poids des composants d'avion, et donc les coûts de fonctionnement, il serait avantageux de pouvoir réduire la longueur axiale globale du frein. Les coûts de fonctionnement seraient également réduits si l'on pouvait user les disques de friction jusqu'à une plus faible épaisseur qu'actuellement. Dans le cas des disques de stator, l'épaisseur minimum acceptable doit prendre en compte les limitations de résistance au cisaillement du bord radialement interne et portant une encoche d'un tel disque, lorsqu'elle coulisse dans les cannelures du tube de torsion. La présente invention a comme premier de ses buts la réalisation d'un frein multidisque comportant un moyen amélioré de calage d'un disque de stator. Un autre but consiste à procurer un calage amélioré du disque de stator qui permette une réduction de la longueur axiale du frein. La présente invention propose un frein multidisque du type comprenant un certain nombre de disques de stator, un certain nombre de disques de rotor intercalés entre les disques de stator, un tube de torsion par rapport auquel les disques de stator sont calés avec possibilité de coulissement axial, un moyen de poussée d'application de frein destiné à appliquer une poussée axiale sur un stator d'extrémité, et un élément de réaction qui définit une butée pour le stator de l'autre extrémité, dans lequel un disque de stator comprend un élément de matériau de friction présentant une première face destinée à venir en butée avec un disque de rotor afin de dissiper l'énergie lorsqu'une poussée axiale est appliquée à l'assemblage des disques de rotor et de stator, et une seconde face soutenue par un élément d'appui pratiquement rigide, ledit élément d'appui étant soutenu par le tube de torsion suivant un agencement qui empêche la rotation de l'élément d'appui par rapport au tube de torsion, ledit élément d'appui comprenant des moyens de calage s'étendant axialement à partir de la face des moyens de calage qui soutient l'élément de friction du disque de stator, une région radialement externe de l'élément de friction du disque de stator comprenant des régions en creux espacées le long de la circonférence par rapport à l'axe longitudinal du tube de torsion, et lesdits moyens de calage étant logés dans lesdites régions en creux, grâce à quoi l'effort de torsion appliqué à l'élément de friction du stator est transmis au tube de torsion. Les régions en creux d'un élément de friction de disque de stator, et en particulier mais de façon non exclusive d'un disque de stator d'extrémité, peuvent être situées au niveau d'une région radialement externe qui s'étend soit en totalité, soit pratiquement à l'externe radialement de la région de surface du disque qui vient en contact frottant avec un disque de rotor lorsque l'assemblage des disques est comprimé axialement. Les régions en creux s'étendent de préférence dans les vingt pour cent le plus vers l'externe, de façon davantage préférée dans les dix pour cent le plus vers l'externe, de l'étendue radiale de l'élément de friction du disque de stator, ladite étendue radiale, dans le cas d'un disque annulaire, correspondant à la différence entre les rayons interne et externe de l'élément de friction du disque. Les régions radialement externes en creux peuvent être des encoches et peuvent être d'une forme similaire à celle ménagée de façon classique au niveau d'un bord radialement interne d'un disque de stator, ou bien certaines ou la totalité des régions en creux d'un élément peuvent se présenter sous la forme d'ouvertures distinctes, c'est-à- dire de trous. Les régions en creux peuvent s'étendre axialement à travers la totalité de l'épaisseur de l'élément de friction, ou bien seulement à travers une partie de cette épaisseur. L'élément d'appui qui soutient un élément de friction de stator d'extrémité à l'extrémité de l'assemblage de disques éloignée du moyen de poussée d'application de freinage peut être un élément, par exemple un élément annulaire, qui entoure une région d'extrémité du tube de torsion et est soutenue axialement par un profil d'extrémité du tube de torsion. En variante, l'élément d'appui peut être composé d'une région d'extrémité du tube de torsion, et être ainsi empêché de façon inhérente de tourner par rapport au tube de torsion. L'un ou bien les deux, parmi le bord radialement interne de l'élément de friction et le bord radialement interne de tout élément d'appui qui fait partie du disque de stator, peut être de forme biseautée lorsqu'on l'observe en coupe longitudinale, grâce à quoi le diamètre du bord interne est plus important au niveau d'une première extrémité axiale qu'au niveau de l'autre extrémité axiale. L'élément d'appui peut être un élément métallique, par exemple en acier. L'élément de friction d'un disque de stator peut être fait d'un matériau de friction pour frein classique, par exemple d'acier ou d'un composite à base de carbone. Il peut comprendre un matériau d'un type stratifié. On va décrire à présent des modes de réalisation de la présente invention, à titre d'exemple, en faisant référence aux illustrations simplifiées, dans lesquelles: la figure 1 est une élévation en coupe de la moitié d'un assemblage connu de frein de type multidisque, dans un plan contenant l'axe X-X autour duquel l'assemblage de frein est symétrique, la figure 2 est une élévation en bout de l'assemblage de frein représenté sur la figure 1, la moitié gauche étant une coupe suivant Y-Y destinée à représenter l'assemblage de frein avec les actionneurs de frein enlevés, la figure 3 est une coupe longitudinale d'une partie d'un tube de torsion et d'un stator d'extrémité d'un frein conforme à l'invention, la figure 3a représente un détail du stator d'extrémité de la figure 3. la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, représentant un second mode de réalisation de l'invention, et la figure 5 est une coupe longitudinale d'une partie d'un stator à double face d'un frein conforme à l'invention. Un exemple d'un assemblage connu de frein à disques de type multidisque pour avions est représenté sur les figures 1 et 2. Le frein à disques est du type frein acier et comprend un moyeu annulaire ne pouvant pas tourner 1 auquel est fixé un tube de torsion 2 au moyen de boulons 2'. Les disques séparés d'un assemblage d'éléments annulaires formant des disques de stator 3, 3a et 3b sont calés avec possibilité de coulissement axial, chacun au niveau de son bord radialement interne, sur des cannelures 4 ménagées sur le tube de torsion 2. Une série correspondante d'éléments annulaires formant disques de rotor 5 sont intercalés entre les éléments de stator 3 et calés avec possibilité de coulissement axial, chacun au niveau de son bord radialement externe 6, sur une roue (non représentée) afin de tourner avec celle-ci. A l'extrémité la plus éloignée du tube de torsion 2, une bride annulaire 7 est fixée à celui-ci par des boulons 8 de façon à venir en contact avec l'élément de stator axialement le plus externe 3a, de manière à constituer une butée pour cet élément de stator. Douze actionneurs de frein 9 se présentant sous la forme d'assemblages hydrauliques à piston et cylindre sont montés à des emplacements espacés de façon égale suivant la circonférence à l'autre extrémité du tube de torsion 2 afin d'appliquer une poussée d'application de freinage à l'élément de stator axialement le plus interne 3b. Les assemblages à piston et cylindre 9 sont interconnectés suivant la circonférence par un logement de pistons se présentant sous la forme d'un élément de bride en une pièce 9' qui est à son tour formé en une pièce avec le moyeu annulaire 1 décrit ci-dessus. Le moyen de transmission de poussée 10, destiné à transmettre la poussée provenant des actionneurs à l'élément de stator axialement le plus interne 3b, comprend des premier et second anneaux métalliques concentriques et espacés radialement (11, 16) interconnectés par un premier moyen de connexion déformable 12, 13, 17 se présentant sous la forme d'une paire de flasques métalliques tronconiques. Le piston 14 de chaque assemblage à piston et cylindre 9 est conçu pour venir en contact avec le premier anneau 11 afin de transmettre à celui-ci une poussée d'application de freinage. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un frein 20 conforme à l'invention est conçu pratiquement comme représenté sur les figures 1 et 2, à l'exception de la région d'extrémité 21 de l'élément de réaction du tube de torsion, et du disque de stator d'extrémité 26 au niveau de cette région d'extrémité. La région d'extrémité 21 du tube de torsion comprend une partie de bride en forme de disque annulaire 22 reliée en une pièce à une région à cannelures classiques 23 par une partie évasée 24 en forme de pavillon. La partie de bride 22 assure le calage et le support d'un disque d'acier annulaire 25 qui sert d'élément d'appui pour l'élément de friction 26 du stator d'extrémité. L'élément d'appui 25 est fixé à la partie de bride au moyen d'une série de boulons 27 espacés suivant la circonférence. A la région radialement externe de l'élément d'appui 25 est fixée une série de tenons espacés suivant la circonférence 30 qui s'étendent axialement en direction de l'élément de friction 26 du disque de stator. Le bord radialement externe 28 de l'élément de disque de stator 26 comporte une série d'encoches espacées suivant la circonférence 29 (se reporter à la figure 3a) formées et positionnées de façon à se caler de façon exacte avec les tenons 30. La face 32 de l'élement de stator 26 la plus proche de la région de bride 22 comporte une série de trous borgnes espacés suivant la circonférence 31 à des emplacements alignés avec les boulons 27, de sorte que cette face 32 peut s'appuyer fermement contre l'élément d'appui 25 et être soutenue par celui-ci. Le bord radialement interne 33 de l'élément de stator 26 comporte une partie tronconique 34 qui s'évase vers l'externe en direction de la partie de bride 22. Le bord radialement interne 35 de l'élément d'appui 25 est également de forme tronconique. Le calage et le support radialement externes de l'élément 26 évitent l'exigence classique qui veut que les cannelures 36 du tube de torsion s'étendent axialement sur la totalité de la longueur de l'empilement de disques. La conception axialement compacte du tube de torsion de ce mode de réalisation découle également de la dimension et de la forme du bord interne de l'élément de stator 26 et de l'élément d'appui 25. Celles-ci permettent de loger une partie de liaison transmettant les efforts 24, résistante, évasée vers l'externe, du tube de torsion sans qu'il soit nécessaire de la prolonger axialement au-delà de la partie de bride 22, contrairement à une conception de la technique antérieure caractéristique comportant une bride de transmission d'effort 7 comme représenté sur la figure 1. La figure 4 représente un second mode de réalisation de l'invention dans lequel un élément de stator 40 est pratiquement identique à l'élément 26 décrit ci-dessus de la figure 3, mais est monté directement sur la partie de bride d'extrémité 41 du tube de torsion 42. La bride d'extrémité 41 comporte une face de support 43 d'une plus grande étendue plane dans une direction radiale que la région de face de support 38 de la figure 3, grâce à quoi la face de support 43 procure à l'élément de stator un support qui correspond au support procuré par l'élément d'appui 25 de la figure 3. Des tenons 44 sont fixés à la bride d'extrémité 41 et se calent de façon exacte dans les encoches 29 du disque d'extrémité. Le calage et le support radialement externes d'un élément de stator peuvent être prévus dans le contexte d'un stator intermédiaire à double face comme représenté sur la figure 5. Les éléments de stator 45 correspondent chacun à l'élément 26 décrit ci-dessus de la figure 3, si ce n'est qu'il présente un bord interne 46 cylindrique. L'élément d'appui 47 porte au niveau de la région radialement externe une série de tenons espacés suivant la circonférence 48 qui se présentent chacun sous une forme à double face de manière à se caler chacun avec les deux éléments de stator 45. La région radialement interne de l'élément d'appui 47 est dotée d'un profil à encoches 48 afin de permettre à l'élément d'appui de coulisser axialement sur les cannelures d'un tube de torsion tout en étant bloqué vis-à-vis de la rotation. Dans chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, on préfère qu'un tenon 30, 44, 48 s'étende axialement à travers pratiquement la totalité de l'épaisseur du disque de stator, en minimisant ainsi le risque de décollement des éléments ou d'autres endommagements du matériau des disques. REVENDICATIONS 1. Frein multidisque (20) du type comprenant un certain nombre de disques de stator (26), un certain nombre de disques de rotor intercalés entre les disques de stator, un tube de torsion (23) par rapport auquel les disques de stator sont calés avec possibilité de coulissement axial, un moyen de poussée d'application de frein destiné à appliquer une poussée axiale à un stator d'extrémité, et un élément de réaction (22) qui définit une butée pour le stator de l'autre extrémité, dans lequel un disque de stator (26) comprend une élément de matériau de friction comportant une première face destinée à venir en butée avec un disque de rotor afin de dissiper l'énergie lorsqu'une poussée axiale est appliquée à l'assemblage des disques de rotor et de stator, et une seconde face (32) soutenue par un élément d'appui pratiquement rigide (25), caractérisé en ce que ledit élément d'appui (25) est soutenu par le tube de torsion suivant un agencement qui empêche la rotation de l'élément d'appui par rapport au tube de torsion, ledit élément d'appui (25) comprenant des moyens de calage (30) qui s'étendent axialement à partir de la face des moyens de calage qui soutient l'élément de friction du disque de stator (26), une région radialement externe de l'élément de friction du disque de stator comprenant des régions en creux (29) espacées le long de la circonférence par rapport à l'axe longitudinal du tube de torsion, et lesdits moyens de calage (30) étant logés dans lesdites régions en creux, grâce à quoi l'effort de torsion appliqué à l'élément de friction du stator (26) est transmis au tube de torsion (23). 2. Frein multidisque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les régions en creux (29) d'un élément de friction de disques de stator sont situées dans une région radialement externe qui s'étend en totalité, ou pratiquement en totalité à l'externe radialement de la région de surface du disque qui vient en contact frottant avec un disque de rotor lorsque l'assemblage de disques est comprimé axialement. 3. Frein multidisque selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les régions en creux (29) s'étendent dans les vingt pour cent les plus externes de l'étendue radiale d'un élément de friction de disque de stator (26). 4. Frein multidisque selon la revendication 3, caractérisé en ce que les régions en creux (29) s'étendent dans les dix pour cent situés le plus à l'externe de l'étendue radiale d'un élément de friction de disque de stator. 5. Frein multidisque selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément de friction de disque de stator (26) est annulaire, et en ce que ladite étendue radiale correspond à la différence entre les rayons interne et externe (28, 33) de l'élément. 6. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les régions en creux radialement externes comprennent des encoches (29). 7. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 qui précèdent, caractérisé en ce que les régions en creux radialement externes comprennent des ouvertures distinctes. 8. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les régions en creux (29) s'étendent axialement à travers la totalité de l'épaisseur de l'élément de friction. 9. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 qui précèdent, caractérisé en ce que les régions en creux s'étendent axialement à travers seulement une partie de l'épaisseur de l'élément de friction. 10. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément d'appui (25) entoure une région d'extrémité du tube de torsion et est soutenu axialement par un profil d'extrémité du tube de torsion. 11. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit élément d'appui comprend une région d'extrémité du tube de torsion. 12. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément d'appui (25) forme une partie du disque de stator (26), et un bord radialement interne (33) de l'élément d'appui est de forme biseautée (34). 13. Frein multidisque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de friction (26) dudit disque de stator contient un matériau composite à base de carbone.