Brevet FR2893687A1 — publié le 20070525

La présente invention concerne un segment de frein à tambour pour véhicule notamment automobile, ainsi qu'un frein à tambour pour un tel véhicule équipé de tels segments. Les figures lA et lB représentent un frein à tambour de type connu comprenant un plateau, non représenté, qui est fixe par rapport à la roue du véhicule et sur lequel sont montés les segments ou mâchoires de frein 1 en forme d'arc de cercle de convexité orientée vers l'extérieur du plateau, les segments 1 étant munis de garnitures de frein pouvant s'appliquer contre un tambour (non représenté) solidaire de la roue. Les autres composants de ce frein à tambour comprennent un actionneur hydraulique ou cylindre de roue 2 disposé entre deux extrémités en vis-à-vis des deux segments 1, une biellette de frein à main 3, un levier de frein à main 4, un ressort 5 de maintien des segments 1, un ressort 6 de rappel de ces segments, un ressort de biellette 7, un ressort latéral 8 et un clips d'arrêt 9. Lors d'une sollicitation du frein de service, tel que la pédale de frein du véhicule, la montée en pression du fluide hydraulique enfermé dans le cylindre de roue 2 a pour effet de déplacer les deux pistons disposés aux extrémités de ce cylindre de roue et, par conséquent, d'écarter l'un de l'autre les deux segments 1 pour les appliquer sur la périphérie latérale interne du tambour. Lors d'une sollicitation du frein de stationnement, le câble de frein actionné par le levier de frein à main disposé dans l'habitacle du véhicule, actionne le levier de frein à main 4 de manière à écarter les deux segments 1 l'un de l'autre par l'intermédiaire de la biellette 3 jusqu'à les appliquer sur la périphérie latérale interne du tambour. Comme représenté également aux figures 2A à 2C, chaque segment de frein 1 comprend une semelle arquée 10 en forme de bande ou de lame, une âme 11 solidaire de la périphérie interne de la semelle 10 et une garniture 12 en matériau de friction solidaire, par exemple par collage, de la périphérie externe de la semelle 12. Ainsi, lors d'une sollicitation du frein, c'est finalement le frottement généré par le matériau de friction de la garniture 12 sur la périphérie latérale interne du tambour qui permet de décélérer le véhicule (dans ce cas, il y a conversion d'énergie cinétique en énergie thermique) ou de le garder immobile. L'un des problèmes connu d'un tel frein à tambour est celui dit des "points bleus" ou "points chauds". La géométrie de chaque segment 1 où l'âme 11 est fixée, par soudage, à la semelle 10 pour rigidifier le segment, fait que la répartition de pression de freinage exercée par le segment sur le tambour est du type de celle représentée en figure 3. Cette figure permet de comprendre qu'une sollicitation de freinage va engendré une élévation de température supérieure dans le tambour au droit de l'âme 11 du segment là où se trouve la pression la plus élevée et une telle élévation de température, en combinaison avec des vitesses de rotation plus ou moins élevées du tambour et des pressions de freinage plus ou moins élevées, peut conduire à une transformation du matériau constituant le tambour. Cette transformation de matériau, visible notamment sous forme de tâches bleutées réparties sur la paroi latérale du tambour, a pour inconvénient de s'accompagner du phénomène de broutement lors des phases de freinage, c'est-à-dire d'un bruit et de vibrations caractéristiques. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus des freins à tambour connus en réalisant un segment de frein permettant d'éviter une concentration de pression, donc de température, sur la partie médiane arquée du segment. A cet effet, l'invention propose un segment de frein à tambour pour véhicule, comprenant une semelle arquée, au moins une âme solidaire de la périphérie interne de la semelle et une garniture en matériau de friction solidaire de la périphérie externe de la semelle, et qui est caractérisé en ce que la semelle comprend des moyens de renforcement sur sa périphérie interne d'une forme modifiant la rigidité de la semelle suivant sa longueur de manière à obtenir une répartition de pression de freinage du segment plus ou moins uniforme sur toute la largeur de la semelle. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de renforcement comprennent plusieurs nervures en forme de plaques régulièrement espacées sur la périphérie interne de la semelle le long de celle-ci et symétriquement à l'âme qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle, les nervures de renforcement étant solidaires de l'âme et de la périphérie interne de la semelle en s'étendant sensiblement sur toute la largeur de cette dernière. Avantageusement, chaque plaque de nervure de renforcement est en forme de triangle rectangle dont les deux côtés sont solidaires respectivement de l'âme et de la périphérie interne de la semelle. Les plaques de nervures de renforcement sont perpendiculaires à l'âme. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de renforcement comprennent deux nervures arquées solidaires respectivement des deux bords arqués de la semelle parallèlement à l'âme et, de préférence, les deux nervures arquées sont fixées par soudage aux bords de la semelle ou constituent des bords tombés de cette semelle. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de renforcement comprennent des nervures de la semelle s'étendant transversalement à la direction longitudinale de la semelle sur toute la largeur de celle-ci et symétriquement à l'âme qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle. De préférence, ces nervures sont formées par emboutissage de la semelle. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de renforcement sont constitués par l'âme elle-même qui s'étend en direction longitudinale de la semelle suivant une ligne brisée sensiblement en zigzag ou en S sur sensiblement toute la largeur de la semelle. Avantageusement, l'âme a ses parties d'extrémités 10 droites situées dans le plan médian longitudinal de la semelle. Les moyens de renforcement comprennent une deuxième âme s'étendant en direction longitudinale de la semelle suivant une deuxième ligne brisée sensiblement en zigzag 15 ou en S sur sensiblement toute la largeur de la semelle en étant disposée symétriquement à la première ligne brisée relativement au plan médian longitudinal de la semelle. Les moyens de renforcement comprennent en outre 20 deux nervures de la semelle s'étendant transversalement à la direction longitudinale de la semelle sur toute la largeur de celle-ci et symétriquement aux deux parties d'extrémités droites communes des deux âmes et, de préférence, ces deux nervures sont obtenues par 25 emboutissage de la semelle. Les moyens de renforcement comprennent également deux nervures arquées solidaires respectivement des deux bords arqués de la semelle sensiblement en partie milieu de cette dernière entre les parties se rejoignant des 30 deux lignes brisées des âmes. Selon toujours un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de renforcement comprennent des plaques arquées prédécoupées dans la paroi de l'âme, qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle, 35 et écartées les unes des autres de part et d'autre de l'âme en restant solidaires de l'âme et étant également solidaires de la semelle au voisinage du bord arqué correspondant de la semelle. L'invention vise également un frein à tambour pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend deux segments identiques dont chacun présente les caractéristiques du segment définies précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - les figures lA et 1B représentent un frein à 15 tambour connu pour véhicule automobile respectivement en vue éclatée et en position assemblée ; - la figure 2A est une vue de côté d'un segment du frein à tambour des figures lA et 1B et les figures 2B et 2C sont des vues respectivement suivant les flèches IIB 20 et IIC du segment de la figure 2A ; - la figure 3 est une vue en section selon la ligne III - III de la figure 2C représentant la répartition de pression exercée par le segment de frein sur le tambour du frein à tambour des figures lA et 1B ; 25 - la figure 4A est une vue de côté d'un premier mode de réalisation d'un segment de frein de l'invention et les figures 4B et 4C sont des vues suivant respectivement les flèches IVB et IVC du segment de la figure 4A ; 30 - la figure 5A représente un second mode de réalisation d'un segment de frein de l'invention et les figures 5B et 5C sont des vues suivant respectivement les flèches V B et V C du segment de la figure 5A ; - la figure 6A représente un troisième mode de 35 réalisation d'un segment de frein de l'invention et les figures 6B et 6C sont des vues suivant respectivement les flèches VI B et VI C du segment de la figure 6A ; - la figure 7A représente un quatrième mode de réalisation du segment de frein de l'invention et les figures 7B et 7C sont des vues suivant respectivement les flèches VII B et VII C du segment de la figure 7A ; -les figures 8A à 8C sont des vues en coupe suivant les lignes VIIIA -VIIIA à VIIIC - VIIIC de la figure 7C et montrent la répartition des pressions de freinage à ces emplacements ; - la figure 9A représente un cinquième mode de réalisation d'un segment de frein de l'invention et les figures 9B et 9C sont des vues suivant respectivement les flèches IX B et IX C du segment de la figure 9A ; et - la figure 10A représente un sixième mode de réalisation du segment du frein de l'invention et les figures 10B et 10C sont des vues suivant respectivement les flèches X B et X C du segment de la figure 10A. En se reportant aux figures 4A à 4C, le segment de frein à tambour 1 pour véhicule automobile comprend une semelle arquée 10 cintrée à partir d'une bande ou plaque rectangulaire, une âme 11 constituée par une paroi relativement mince solidaire de la périphérie interne de la semelle 10 en étant située sensiblement dans le plan médian longitudinal de cette semelle, et une garniture en matériau de friction 12 solidaire, par exemple par collage, de la périphérie externe arquée de la semelle 10. Selon le mode de réalisation de ces figures, la semelle 10 comprend des nervures de renforcement 13 régulièrement espacées sur la périphérie interne arquée de la semelle 10 le long de celle-ci en étant disposée symétriquement à l'âme 10 du segment 1. Les nervures 13 sont solidaires à la fois de l'âme 11 et de la semelle 10 et s'étendent de part et d'autre de l'âme 11 sensiblement sur toute la largeur de la semelle 10. Les nervures de renforcement 13 peuvent être fixées par soudage à l'âme 11 et à la semelle 10. De préférence, chaque nervure de renforcement 13 est en forme de triangle rectangle dont les deux côtés sont solidaires respectivement de l'âme 11 et de la périphérie interne de la semelle 10 en s'étendant perpendiculairement à l'âme 11. Comme représenté, une série de cinq nervures de renforcement est prévue, étant bien entendu qu'il est possible d'en prévoir un nombre plus ou moins important. La présence des nervures de renforcement 13 modifie la rigidité de la semelle suivant sa longueur d'arc de cercle de manière à obtenir une répartition de freinage du segment 1 uniforme sur pratiquement toute la largeur de la semelle 10 afin d'éviter la concentration de pression de freinage, par conséquent de température, sur la partie médiane longitudinale du segment au droit de l'âme 11 et provoquant les phénomènes de broutement lors du freinage. Selon le second mode de réalisation représenté aux figures 5A à 5C, les moyens de renforcement de la semelle comprennent deux nervures arquées 14 solidaires respectivement des deux bords arqués de la semelle 10 parallèlement à l'âme centrale 11 qui, comme dans le mode de réalisation des figures 4A à 4C, s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle 10. Chaque nervure 14 peut être préalablement cintrée à partir d'une bande et fixée ensuite par soudage au bord correspondant de la semelle 10. Selon une variante de réalisation, les deux nervures 14 peuvent être constituées par des bords tombés de la semelle 10. L'ajout des nervures 14, comme pour les nervures 13 du premier mode de réalisation, permet de rigidifier la semelle 10 et, par conséquent, le segment 1 suivant sa longueur pour obtenir une répartition de pression de freinage du segment sensiblement uniforme sur toute la largeur de la semelle 10 et, en tout cas, qui ne soit pas concentrée sur la partie médiane longitudinale de ce segment. Selon le troisième mode de réalisation représenté aux figures 6A à 6C, la rigidité du segment 1 est accrue par une série de nervures 15 de la semelle 10 s'étendant transversalement à la direction longitudinale de la semelle 10 et, par conséquent, à l'âme 11 symétriquement à cette dernière. Comme représenté, une série de cinq nervures parallèles est prévue, deux de ces nervures intermédiaires opposées 15 étant situées à égale distance de la nervure centrale 15 en considérant notamment la figure 6C, tandis que les deux autres nervures totalement opposées l'une de l'autre sont situées à la même distance des deux nervures intermédiaires et différente de la distance séparant chaque nervure intermédiaire de la nervure centrale. Cependant, la répartition suivant la périphérie interne arquée de la semelle 10 peut être telle que les nervures 15 soient situées à une distance égale les unes des autres et peuvent être d'un nombre différent de cinq. De préférence, les nervures 15 sont obtenues par 20 emboutissage de la semelle 10 de manière à faire saillie de la périphérie interne de cette semelle. Comme pour les premier et second modes de réalisation, la présence de ces nervures de renforcement 15 évite toute concentration des pressions de freinage au 25 droit de l'âme 11 du segment 1. Selon le quatrième mode de réalisation représenté aux figures 7A à 7C, les moyens de renforcement du segment de frein 1 sont constitués par l'âme elle-même 11 qui, comme cela ressort mieux de la figure 7C, s'étend en 30 direction longitudinale de la semelle 10 suivant une ligne brisée sensiblement en zigzag sur sensiblement toute la largeur de la semelle 10. Ainsi, l'âme 11 comporte deux parois d'extrémités rectilignes opposées lla situées dans le plan médian longitudinal de la 35 semelle 10 et entre lesquelles se trouvent des parois en prolongement les unes des autres llb définissant entre elles successivement deux angles saillant et rentrant dont les sommets se trouvent au voisinage respectivement des deux bords arqués opposés de la semelle 10. La forme en zigzag de l'âme 11 est de préférence obtenue par emboutissage. Par cette forme particulière de l'âme 11, la rigidité du segment de frein n'est pas équivalente en différentes sections de sa semelle 10, c'est-à-dire que la répartition de la pression de freinage n'est pas équivalente en différentes sections du segment comme cela ressort clairement des figures 8A à 8C où les répartitions de freinage sont symbolisées respectivement par R1, R2 et R3. En variante, au lieu d'être en zigzag, l'âme 11 pourrait avoir une forme arrondie au lieu et place des sommets des angles saillant et rentrant pour définir une ligne sensiblement en forme de S dont les extrémités opposées seraient rectilignes comme pour la ligne en zigzag de l'âme 11 de la figure 7C. Les figures 9A à 9C représentent un cinquième mode de réalisation du segment de frein de l'invention comportant, par rapport au mode de réalisation des figures 7A à 7C, une deuxième âme 11 constituée par une ligne brisée en zigzag s'étendant suivant la longueur de la semelle 10 symétriquement à la ligne brisée de l'âme 11 de la figure 7C relativement au plan médian longitudinal de cette semelle, de manière à définir deux formes successives approximativement en losange pour accroître la rigidité du segment de frein 1 et, par conséquent, assurer une bonne répartition des pressions de freinage suivant sa largeur. Bien entendu, les deux âmes 11 peuvent également être obtenues par emboutissage. Les deux losanges ont chacune de leurs petites diagonales s'étendant transversalement à la semelle 10 et d'une longueur sensiblement identique à la largeur de cette semelle. Les figures 9A et 9C montrent également la présence de deux nervures arquées de renforcement 16 solidaires respectivement des deux bords arqués de la semelle 10 sensiblement en partie du milieu de cette dernière entre les deux losanges des deux âmes 11 à l'endroit où ce rejoignent les deux lignes brisées définissant ces losanges. Les deux nervures 16 peuvent être fixées par soudage à la périphérie interne de la semelle 10 ou peuvent être tout simplement constituées par des bords tombés de cette semelle. Le segment de frein 1 des figures 9A à 9C peut encore être renforcé par deux nervures 17 obtenues par emboutissage de la semelle 10 comme pour le mode de réalisation des figures 6A à 6C et disposées au voisinage des extrémités de la semelle 10 transversalement à la paroi rectiligne correspondante lla communes aux deux âmes 11 du segment de frein, les nervures 17 s'étendant suivant toute la largeur de la semelle 10. Selon le sixième mode de réalisation des figures 10A à 10C, où l'âme 11 est constituée par une paroi relativement mince s'étendant dans le plan médian longitudinal de la semelle 10, les moyens de renforcement du segment de frein 1 comprennent des plaques arquées 18 solidaires de la périphérie interne de la semelle 10 et de l'âme 11 en étant alternativement écartées de l'âme 11 de part et d'autre de cette dernière. Les plaques 18 sont obtenues par prédécoupage et emboutissage de l'âme 11 et sont fixées, par exemple par soudage, à la périphérie interne de la semelle 10 à proximité du bord correspondant de celle-ci. Bien entendu, d'autres moyens de renforcement du segment de frein peuvent être réalisés dès l'instant où ils permettent, lors d'un freinage, de générer une élévation de température plus uniforme suivant la largeur du segment et, par conséquent, qui ne soit plus concentrée au droit de l'âme de ce segment. L'âme du segment de frein a été décrite comme étant rapportée à sa semelle mais ces deux pièces pourraient être réalisées en une pièce monobloc pouvant être obtenue, par exemple, par forgeage et dont la forme serait définie pour le renforcement dans le cadre de la présente invention, bien qu'une telle solution représente un coût relativement élevé par rapport aux solutions peu coûteuses décrites précédemment. REVENDICATIONS 1. Segment de frein à tambour pour véhicule, comprenant une semelle arquée (10), au moins une âme (11) solidaire de la périphérie interne de la semelle (10) et une garniture (12) en matériau de friction solidaire de la périphérie externe de la semelle (10), caractérisé en ce que la semelle (10) comprend des moyens de renforcement (13, 14, 15, 11, 16, 17, 18) sur sa périphérie interne d'une forme modifiant la rigidité de la semelle (10) suivant sa longueur de manière à obtenir une répartition de pression de freinage du segment (1) plus ou moins uniforme sur toute la largeur de la semelle (10). 2. Segment de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de renforcement comprennent plusieurs nervures (13) en forme de plaques régulièrement espacées sur la périphérie interne de la semelle (10) le long de celle-ci et symétriquement à l'âme (11) qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle (10), les nervures de renforcement (13) étant solidaires de l'âme (11) et de la périphérie interne de la semelle (10) en s'étendant sensiblement sur toute la largeur de cette dernière. 3. Segment selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque plaque de nervure de renforcement (13) est en forme de triangle rectangle dont les deux côtés sont solidaires respectivement de l'âme (11) et de la périphérie interne de la semelle (10). 4. Segment selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les plaques de nervures de renforcement (13) sont perpendiculaires à l'âme (11). 5. Segment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comprennent deux nervures arquées (14) solidaires respectivement des deux bords arqués de la semelle (10) parallèlement à l'âme (11). 6. Segment selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux nervures arquées (14) sont fixées par soudage aux bords de la semelle (10) ou constituent des bords tombés de la semelle (10). 7. Segment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comprennent des nervures (15) de la semelle (10) s'étendant transversalement à la direction longitudinale de la semelle (10) sur toute la largeur de celle-ci et symétriquement à l'âme (11) qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle (10). 8. Segment selon la revendication 7, caractérisé en ce que les nervures (15) sont formées par emboutissage de la semelle (10). 9. Segment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement sont constitués par l'âme (11) qui s'étend en direction longitudinale de la semelle (10) suivant une ligne brisée sensiblement en zigzag ou en S sur sensiblement toute la largeur de la semelle (10). 10. Segment selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'âme (11) a ses parties d'extrémités droites (lla) situées dans le plan médian longitudinal de la semelle (10). 11. Segment selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comprennent une deuxième âme (11) s'étendant en direction longitudinale de la semelle (10) suivant une deuxième ligne brisée sensiblement en zigzag ou en S sur sensiblement toute la largeur de la semelle (10) en étant disposée symétriquement à la première ligne brisée relativement au plan médian longitudinal de la semelle (10). 12. Segment selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comprennent en outre deux nervures (17) de la semelle (10) s'étendant transversalement à la direction longitudinale de lasemelle (10) sur toute la largeur de celle-ci et symétriquement aux deux parties d'extrémités droites communes (lla) des deux âmes (11). 13. Segment selon la revendication 12, caractérisé 5 en ce que les deux nervures (17) sont obtenues par emboutissage de la semelle (10). 14. Segment selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comprennent également deux nervures arquées (16) solidaires 10 respectivement des deux bords arqués de la semelle (10) sensiblement en partie milieu de cette dernière entre les parties se rejoignant des deux lignes brisée des âmes (11). 15. Segment selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que les moyens de renforcement comprennent des plaques arquées (18) prédécoupées dans la paroi de l'âme (11), qui s'étend dans le plan médian longitudinal de la semelle (10), et écartées les unes des autres de part et d'autre de l'âme (11) en restant solidaires de l'âme (11) 20 et étant également solidaires de la semelle (10) au voisinage du bord arqué correspondant de la semelle (10). 16. Frein à tambour pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend deux segments identiques (1) dont chacun présente les caractéristiques telles que 25 définies dans l'une quelconque des revendications précédentes.