Brevet FR2938311A1 — publié le 20100514

DISQUE DE FREIN COMPOSITE La présente invention concerne un disque de frein, en particulier pour véhicule automobile. Dans un frein à disque de véhicule automobile, deux patins guidés dans un étrier et portant chacun une garniture de frottement sont disposés de part et d'autre d'un disque tournant solidaire d'une roue du véhicule. Une commande hydraulique prenant appui sur l'étrier exerce un effort axial sur les patins pour serrer les garnitures sur les faces du disque et créer un couple de freinage s'opposant à la rotation du disque. Les disques sont en général réalisés en fonte qui est coulée puis usinée. Ce procédé permet d'obtenir des bonnes caractéristiques de frottement pour les garnitures mais est relativement compliqué et coûteux car le moyeu en général déporté axialement, ce qui complique le travail de la fonderie. De plus, les usinages à réaliser sur le disque sont relativement nombreux. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique au problème de la réalisation d'un disque de frein à moyeu axialement déporté. Elle propose à cet effet un disque de frein, en particulier pour véhicule automobile, comprenant une couronne annulaire plane ayant deux faces parallèles de frottement, et un moyeu de fixation sur une partie fixe du véhicule, caractérisé en ce que la couronne annulaire est réalisée en fonte d'acier et en ce que le moyeu comprend au moins une tôle d'acier emboutie et découpée, liée à la couronne annulaire et destinée à la fixation sur le véhicule. Un avantage essentiel du disque de frein selon l'invention est que le procédé de fabrication du moyeu en tôle emboutie et découpée permet de réaliser de manière simple et économique un moyeu à déport axial important. Dans un mode de réalisation, le moyeu comporte une partie centrale sensiblement plane décalée axialement par rapport à la couronne annulaire, et une partie cylindrique reliée à la périphérie de la partie plane et assurant le centrage de la couronne annulaire. Avantageusement, la partie cylindrique du moyen comporte des bossages radialement extérieurs qui coopèrent avec des creux de la périphérie radialement intérieure de la couronne annulaire, pour assurer leur liaison en rotation. La partie cylindrique du moyeu peut aussi comporter un rebord tourné radialement vers l'extérieur, qui réalise un calage axial de la couronne annulaire en prenant appui sur une de ses faces de frottement. De plus, la partie cylindrique du moyeu peut comporter un autre rebord tourné radialement vers l'extérieur, réalisé par déformation de la tôle après assemblage de la couronne annulaire, et qui effectue un calage axial de la couronne annulaire en prenant appui sur l'autre face de frottement de manière à serrer la couronne entre les deux rebords de cette partie cylindrique. Dans une variante, le moyeu comporte une deuxième tôle emboutie et découpée comprenant une partie centrale sensiblement plane qui se superpose à celle de la première tôle et un rebord périphérique réalisant un calage axial de la couronne annulaire en prenant appui sur une de ses faces de frottement de manière à ce que la couronne annulaire soit serrée axialement entre les rebords des deux tôles. Un matériau souple amortissant peut être disposé entre les deux tôles pour absorber une énergie de vibration. La partie cylindrique du moyeu peut comporter des perçages alignés sur des canaux internes débouchant de la couronne annulaire, disposés sensiblement radialement Avantageusement, lors de l'emboutissage des tôles on réalise des bossages qui coopèrent avec un capteur pour fournir un signal dépendant de la rotation de la roue. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe d'un disque de frein selon l'invention faite selon une ligne de coupe I de la figure 3 ; - la figure 2 est une demi-vue en coupe de ce disque faite selon une ligne de coupe II de la figure 3 ; - la figure 3 est une demi-vue en coupe de ce disque, faite selon la ligne III de la figure 1 ou 2 ; - la figure 4 est une demi-vue en coupe de ce disque d'une variante du disque, selon une ligne de coupe IV de la figure 6 ; - la figure 5 est une demi-vue en coupe de ce disque suivant une ligne de coupe V de la figure 6 ; - la figure 6 est une demi-vue en coupe du disque selon la ligne VI de la figure 4 ou 5. Les figures 1 à 3 représentent un disque de frein 1 comprenant une couronne annulaire 2 réalisée en fonte d'acier et comportant un alésage 12 de centrage et deux faces planes latérales 6, 8 de frottement pour des garnitures de frein, et un moyeu 4 axialement déporté par rapport à la couronne annulaire 2 vers un côté appelé côté arrière par convention. Le moyeu 4 est réalisé à partir d'une tôle d'acier découpée et emboutie, et comporte une face radiale sensiblement plane 20 comprenant un alésage central 24 de centrage du disque de frein 1 sur un support lié en rotation à une roue du véhicule, et des perçages 26 pour le passage de vis de fixation. La face plane du moyeu 4 est raccordée à sa périphérie extérieure à une partie de forme générale cylindrique 22 sur laquelle est centré l'alésage 12 de la couronne annulaire 2, et qui se termine par un rebord annulaire avant 28 tourné radialement vers l'extérieur et prenant appui sur la face avant de frottement 8 de la couronne pour la caler axialement. La partie cylindrique 22 du moyeu 4 comporte au niveau de la couronne annulaire 2, une succession de bossages 30 tournés radialement vers l'extérieur et régulièrement répartis autour de l'axe du disque. Ces bossages sont engagés dans des creux réalisés dans l'alésage 12 de la couronne annulaire 2, et permettent de solidariser en rotation cette couronne avec le moyeu 4 pour la transmission d'un couple. Les bossages 30 peuvent être réalisés par refoulement de matière soit radialement de l'intérieur vers l'extérieur pour former directement les bossages, soit au contraire de l'extérieur vers l'intérieur pour former des creux intermédiaires entre les bossages. La partie cylindrique 22 du moyeu 4 comporte de plus un rebord arrière 32 tourné radialement vers l'extérieur, réalisé après l'assemblage de la couronne annulaire 2 sur le moyeu 4 en utilisant par exemple un outil qui repousse par l'intérieur la matière de la partie cylindrique 22 vers l'extérieur. Le rebord arrière 32 constitue un épaulement de blocage de la face de frottement arrière 6, de manière à serrer axialement la couronne annulaire 2 entre les deux rebords avant et arrière du moyeu pour la fixer axialement. Le rebord arrière 32 peut être continu sur toute la périphérie du moyeu, ou discontinu en comportant seulement une succession de bossages. La couronne annulaire 2 comprend aussi une série de canaux internes 10 sensiblement radiaux et débouchants, alignés radialement vers l'intérieur sur des perçages 34 de la partie cylindrique 22 du moyeu 4. Ces canaux 10 permettent un passage d'air radialement de l'intérieur vers l'extérieur, l'air étant entraîné par la rotation du disque qui agit comme une turbine centrifuge, pour améliorer les échanges thermiques avec l'air ambiant. Le procédé de fabrication du disque 1 est le suivant : la couronne annulaire 2 et le moyeu en tôle emboutie 4 sont fabriqués séparément, puis ils sont assemblés et le rebord arrière d'arrêt 32 est formé pour bloquer axialement l'ensemble. La fabrication peut comprendre des usinages complémentaires, notamment une rectification des faces de frottement 68 pour obtenir une bonne planéité de l'ensemble. Le disque peut être équilibré ensuite autour de son axe de rotation. L'ensemble ainsi formé constitue un disque léger, le volume de matière du moyeu 4 en tôle d'acier étant réduit au minimum grâce notamment à la meilleure résistance mécanique de l'acier par rapport à la fonte, et économique en simplifiant la fonderie de la couronne annulaire 2 qui a une forme plate. De plus, le moyeu 4 d'épaisseur réduite est moins encombrant. Par ailleurs, on peut réaliser des traitements de surface du moyeu pour notamment assurer une protection contre l'oxydation ou une esthétique particulière. Les figures 4 à 6 représentent une variante de réalisation d'un disque 41 selon l'invention. La couronne annulaire 2 reste la même, mais le moyeu est formé de deux tôles d'acier 4, 40 embouties et découpées. La première tôle ou tôle avant 4 supporte la couronne annulaire 2 et a globalement la même forme que pour le disque précédent, mais n'est pas formée lors de l'assemblage avec un rebord arrière. La deuxième tôle ou tôle arrière 40 comprend également une partie centrale plane axialement déportée 20 comportant un alésage central 24 et des perçages de fixation 26, et une partie cylindrique 22 qui se termine axialement par un rebord annulaire arrière 42 tourné radialement vers l'extérieur. Lors de l'assemblage, après le montage de la couronne annulaire 2 sur la tôle avant 4, on amène la tôle arrière 40 sur la tôle avant 4, les parties planes 20 venant pratiquement en contact l'une sur l'autre, les parties cylindriques 22 se recouvrant pour assurer un centrage, et le rebord arrière 42 venant en appui sur la face de frottement arrière 6 de la couronne annulaire 2. Lors du montage du disque 41 en place dans le véhicule, les deux parties planes 20 des deux tôles 4, 40 sont serrées l'une sur l'autre par les vis de fixation, ce qui assure le blocage de la couronne annulaire 2 entre ces deux tôles, le petit jeu axial entre les parties planes des tôles assurant un serrage élastique. En complément, on peut disposer entre les deux tôles 4, 40, entre leurs parties planes 20 ou leurs parties cylindriques 22, un matériaux souple amortissant comme un caoutchouc qui absorbe de l'énergie pour éviter certaines vibrations du disque lors du freinage et réduire les bruits. On peut aussi de manière économique ajouter lors de l'emboutissage des tôles 4, 40, des fonctions complémentaires comme des bossages angulairement répartis pour constituer des cibles qui seront placées devant un capteur de mesure, et fournir un signal mesurant la rotation de la roue et utilisé par des systèmes de contrôle du véhicule comme un anti-blocage des roues ou ABS (Anti Blocking System). De préférence les tôles 4, 40 constituant le moyeu ont une épaisseur d'environ 3 millimètres, pour faciliter l'emboutissage et la découpe tout en assurant une résistance mécanique suffisante. REVENDICATIONS1 û Disque de frein en particulier pour véhicule automobile, comprenant une couronne annulaire plane (2) à deux faces parallèles de frottement et un moyeu (4) de fixation sur le véhicule, caractérisé en ce que la couronne annulaire (2) est en fonte d'acier et en ce que le moyeu comprend au moins une tôle d'acier (4) emboutie et découpée, liée à la couronne annulaire et destinée à la fixation du disque sur le véhicule. 2 - Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu comporte une partie centrale sensiblement plane (20) décalée axialement par rapport à la couronne annulaire (2), et une partie cylindrique (22) de centrage de la couronne annulaire (2). 3 û Disque de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique (22) comporte des bossages radialement extérieurs (30) qui coopèrent avec des creux de la périphérie radialement intérieure de la couronne annulaire (2), pour assurer leur liaison en rotation. 4 û Disque de frein selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie cylindrique (22) du moyeu (4) comporte un rebord (28) tourné radialement vers l'extérieur et qui réalise un calage axial de la couronne annulaire (2) en prenant appui sur une de ses faces de frottement (8). 5 - Disque de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie cylindrique (22) du moyeu (4) comporte un autre rebord (32) tourné radialement vers l'extérieur, réalisé par déformation de la tôle après assemblage de la couronne annulaire (2) et qui effectue un calage axial de cette couronne annulaire en prenant appui sur son autre face de frottement (6) de manière à serrer la couronne entre les deux rebords (28 et 32). 6 - Disque de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyeu (4) comporte une deuxième tôle emboutie et découpée (40), comprenant une partie centrale sensiblement plane (20) qui se superpose à celle de la première tôle (4), et un rebord (42) qui réalise un calage axial de la couronne annulaire (2) en prenant appui sur son autre face de frottement(6) de manière à serrer axialement cette couronne annulaire entre les deux rebords (28 et 32). 7 - Disque de frein selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un matériau souple amortissant est disposé entre les deux tôles (4, 40) pour absorber une énergie de vibration. 8 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la partie cylindrique (22) du moyeu (4) comporte des perçages (34) alignés avec des canaux internes (10) débouchants de la couronne annulaire (2), disposés sensiblement radialement. 9 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles (4, 40) comprennent des bossages emboutis qui coopèrent avec un capteur pour fournir un signal dépendant de la rotation de la roue.