Brevet FR2810711A3 — publié le 20011228

FR 2810711 A3 20011228 FR 0008047 A 20000623 Disque de frein pour véhicule automobile. La présente invention concerne un disque de frein de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un disque de frein du type comportant deux pistes de frein annulaires et sensiblement planes et parallèles reliées par des éléments de liaison discontinus, tels que des ailettes, picots ou colonnettes, étendant dans la direction de l'axe du disque d'une piste à l'autre, de manière notamment à réduire la masse du disque et à en assurer un meilleur refroidissement par l'effet de ventilation procuré lors de la rotation du disque. Classiquement, dans les disques de freins de ce type, une des deux pistes annulaires est reliée directement au moyeu du disque, encore appelé "bol", destiné à être fixé sur le moyeu roue, alors que la deuxième piste est reliée par les dits moyens de liaison uniquement à la première piste, à l'exclusion de toute autre liaison directe avec le "bol". Un tel disque de frein connu est représenté sur les figures 1 et 2. Le disque de frein 1 comporte le dit bol 11 comportant lui-même un flasque annulaire 12 pourvu d'une pluralité de perçages 13 destinés à assurer sa fixation sur un moyeu de roue, non représenté, et une paroi latérale 14, sensiblement cylindrique ou tronconique. Une première piste de frein 21, constituée d'un anneau plat, est relié par son bord intérieur 22, de plus petit diamètre, sur le bord de la paroi latérale 14 du bol. La zone de bord 22 est classiquement pleine, c'est à dire ayant de la matière en continu sur toute la circonférence dans la zone de liaison avec le bol 11. La paroi latérale 14 du bol assure un décalage axial entre le plan du flasque 12 et le plan la première piste de frein 21. Une deuxième piste de frein 23, est constituée d'un anneau plat, relié à la première piste 21 par des ailettes 25 circonférentiellement réparties. La deuxième piste de frein située dans son ensemble entre le plan de la première piste et le plan du flasque 12. Le diamètre extérieur des deux pistes 21 et 23 est sensiblement le meure. Le diamètre intérieur de la deuxième piste est largement supérieur à celui de la paroi latérale 14 bol, de manière à laisser subsister entre cette piste et le bol un espace annulaire suffisant notamment pour ne pas interférer avec le bol lors des déformations du disque de frein, pour que la deuxième piste ne soit reliée qu'à la première piste, et pour assurer un passage d'air entre les deux pistes propre notamment à assurer leur refroidissement. Les surfaces destinees à assurer le centrage et la fixation du disque sur le moyeu de roue sont bien sûr usinées, tout comme les faces 27, 29 du disque servant de surfaces de frottement avec les plaquettes de frein, ainsi que les bords extérieurs des deux pistes. Les autres surfaces restent généralement brutes de moulage. Un problème connu des disques de freins est que, suite à l'échauffement encouru lors des freinages, les pistes se déforment. Ces déformations, conduisant à ce que leurs surfaces 27, 29 ne reste pas parfaitement planes et perpendiculaires à l'axe de rotation A, sont à l'origine de phénomènes vibratoires, audibles ou , mais toujours dégradant le confort lors du freinage, soir par des grincements soit par des vibrations perçues par les passagers du véhicule. I1 a donc été cherché des moyens de réduire les déformations des pistes, mais sans pour autant augmenter la masse du disque. Il ,a par exemple tenté de jouer sur le choix de la matière employée, et sur son volume global, sur les formes de raccordement de la première piste de frein au bord du bol, ou encore sur la forme et le nombre des ailettes, plots ou colonnettes, de raccordement des deux pistes. Mais les solutions essayées se sont généralement révélées comme augmentant la masse, lorsqu'elles consistent à ajouter de la masse dans ou entre les pistes pour augmenter leur capacité thermique et faire ainsi chuter leur température et diminuer les gradients de température dans les zones autres que les pistes elles-mêmes. De plus, l'efficacité de ces mesures est limitée car les formes de raccordement avec le bol doivent assurer une solidité suffisante pour qu'il n'y ait pas de risque de rupture entre le bol et les pistes. Ainsi, une augmentation de la masse des pistes ou des ailettes conduit à augmenter la masse globale de la partie tournante, ce qui, en plus de l'augmentation de poids néfaste en elle-même, oblige a augmenter le dimensionnement des pièces environnantes, ajoutant un sur-poids supplémentaire. Joûer sur les zones de raccordement entre piste frein et bol pour assouplir la liaison entre ceux- ci ne peut être que d'une efficacité limitée au risque de fragiliser excessivement cette zone. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle solution aux problèmes évoqués ci- dessus, et vise en particulier à limiter la déformation des pistes de disques de freins, sans augmentation sensible de la masse du disque et sans modification de la géométrie et de la résistance des zones de liaison et de transmission de couple. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un disque de frein comportant deux pistes de frein annulaires sensiblement planes et parallèles reliées par des éléments de liaison discontinus s'étendant dans la direction de l'axe du disque d'une piste à l'autre, une première des deux pistes annulaires étant reliée directement à un moyeu du disque, et la deuxième piste étant reliée par les dits moyens de liaison uniquement à la première piste. Selon l'invention, le disque de frein est caractérisé en ce que la deuxième piste annulaire comporte sur son bord interne une zone de prolongement radial s'étendant vers l'axe du disque à partir de la zone de la piste destinée à être soumise au frottement du patin de frein. La zone de prolongement radial selon l'invention constitue une petite masse de matière située dehors de la zone de frottement et donc plus froide. Cette masse plus froide la zone annulaire constituant la piste de frottement forme une sorte d'anneau, circonférentiellement continu ou non, dans lequel le gradient de température est très proche gradient rencontré dans la zone située en vis à vis sur la première piste, c'est à dire de la zone reliant la première piste au moyeu du disque de frein. Comme on le verra par la suite, l'invention permet d'obtenir une réduction sensible des déformations des pistes sans avoir recours à une forte augmentation de masse du disque. A niveau de performance égal ,il n'y a aucun accroissement de la masse du disque selon l'invention par rapport à un disque selon l'art antérieur dont le volume de matière aurait été augmenté comme indiqué dans la présentation de l'art antérieur. La zone de prolongement radial n'est pas reliée à la première piste par les ailettes autres éléments de liaisons assurant la liaison entre les deux pistes. Elle forme donc une zone matière -relativement libre, non soumise aux très fortes élévations de température subies par les pistes lors des freinages, et donc une zone plus stable, apte à apporter une rigidité supplémentaire au disque de freins. Elle équilibre les gradients de température sur des zones de même diamètre, vers l'intérieur des deux pistes, et équilibre aussi en conséquence les contraintes mécaniques d'origine thermique qui en résultent. Typiquement, la largeur, dans la direction radiale, de la zone annulaire de prolongement de l'ordre de quelques millimètres, par exemple comprise entre 5 et 10 mm. L'épaisseur de la zone annulaire de prolongement peut être inférieure à celle de la piste dans la zone de frottement, de sorte que sa face orientée vers l'extérieur soit en retrait par rapport à la surface de frottement de la piste. Ainsi cette zone peut ne pas être usinée. Toutefois, l'usinage n'a en soi aucune influence sur l'effet, relaté ci- dessus, de la dite zone. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va être faite d'un disque de frein conforme à l'invention. se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un disque frein de type classique, - la figure 2 est une vue en demi-coupe radiale d'un disque selon l'état de la technique, déjà décrit au début de ce mémoire, - la figure 3 est une vue en demi-coupe d'un disque conforme à l'invention, - les figures 4 et 5 sont des graphiques illustrant les courbes de déformation des pistes de freinage, respectivement pour un disque selon l'art antérieur et un disque conforme à l'invention. Le disque conforme à l'invention représenté figure 3 comporte les mêmes parties structurelles que celui représenté figure 2 et déjà décrit. I1 s'en distingue par la présence d'une zone annulaire de prolongement radial 24, qui prolonge vers l'axe du disque la deuxième piste 23. Comme on le voit bien sur la figure, cette zone 24 n'est pas reliée à la première piste 21 par les ailettes . La dite zone de prolongement 24 est donc une simple zone annulaire de matière prolongeant la piste 23 vers le bol 11, sans servir de surface de frottement pour les plaquettes de frein. On notera en particulier que l'épaisseur, dans la direction axiale du disque, de la dite zone 24 est inférieure à celle de la piste 23, et qu'en conséquence la surface 26 de la zone 24 est en retrait par rapport à la surface 29 de frottement. L'avantage de l'invention sera clairement perçu au vu des graphiques des figures 4 et 5. Ces graphiques montrent respectivement pour un disque selon l'art antérieur (figure 4) et selon l'invention (figure 5) les courbes de déformations des pistes de freinage en fonction de la température. Les mesures ont été effectuées des disques de diamètre extérieur voisin de 300 mm, et de diamètre intérieur de la zone de frottement des pistes d'environ 185 mm, avec une épaisseur des pistes de l'ordre de 10 mm. Pour le disque selon l'invention, la zone de prolongement radial est une zone annulaire continue de largeur radiale de 6,5 mm et d'épaisseur environ 8,5 mm. Les courbes 41, 51 correspondant aux déformations mesurées en échauffement, et les courbes 42, 52 correspondant aux déformations mesurées en refroidissement. On constate aisément que les déformations, représentées par la variation de déplacement axial de la surface de frottement sur la circonférence exprimée en mm, sont nettement plus faibles dans le cas d'un disque conforme à l'invention que dans le cas d'un disque selon l'art antérieur. L'invention n'est toutefois pas limitée au disque décrit ci dessus uniquement à titre d'exemple. Les dimensions de zone de prolongement radial pourront être adaptées en fonction des dimensions du disque et de l'importance de l'effet recherché. La zone de prolongement radial pourra en particulier, au lieu d'être une zone annulaire continue et régulière, être nervurée ou formée d'une pluralité d'éléments, plots, bossages ou créneaux répartis circonférentiellement, ces solutions permettant par ailleurs d'adapter le comportement vibratoire du disque en fonction besoins. REVENDICATIONS 1. Disque de frein (1) comportant deux pistes frein. (21, 23) annulaires sensiblement planes et parallèles reliées par des éléments de liaison (25) discontinus s'étendant dans la direction de l'axe (A) disque d'une piste à l'autre, une première (21) des deux pistes annulaires étant reliée directement à un moyeu (11) du disque, et la deuxième piste (23) étant reliée par les dits moyens de liaison (25) uniquement à la première piste, caractérisé en ce que la deuxième piste annulaire (23) comporte sur son bord interne une zone de prolongement radial (24) s'étendant vers l'axe du disque à partir de la zone de la piste destinée à être soumise au frottement patin de frein. 2. Disque de frein selon la revendication caractérisé en ce que la zone de prolongement radial (24) n'est pas reliée à la première piste. 3. Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la zone annulaire de prolongement radial (24) est comprise entre 5 10 mm. 4. Disque de frein selon la revendication caractérisé en ce que l'épaisseur de la zone annulaire de prolongement radial (24) est inférieure à celle de la deuxième piste (23) dans la zone frottement (29). 5. Disque de frein selon la revendication caractérisé en ce que la surface (26) de la zone annulaire de prolongement orientée vers l'extérieur est en retrait par rapport à la surface (29) la zone frottement de la deuxième piste (23). Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone annulaire de prolongement radial (24) est formée d'un anneau de matière circonférentiellement continu. 7. Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone annulaire de prolongement radial (24) est formée d'une pluralité d'éléments circonférentiellement répartis.