Brevet FR2966537A1 — publié le 20120427

TAMBOUR DE FREIN, EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN SURMOULAGE La présente invention concerne un tambour de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, elle concerne aussi un procédé de fabrication de ce tambour de frein, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel tambour. Les véhicules automobiles comportent généralement un système principal de freinage comprenant une pédale de frein agissant par une commande hydraulique, sur des freins de roue. Certains freins de roue comportent un tambour lié en rotation au moyeu de la roue, comprenant une partie radiale de liaison fixée au moyeu, et une couronne axiale circulaire qui possède une forme globalement cylindrique. Des garnitures de freinage supportées par des segments, sont pressées par la commande hydraulique sur la surface interne de la couronne axiale formant une piste de frottement, pour obtenir par friction un couple de freinage. En complément, certains freins à tambour peuvent comporter une commande mécanique, notamment pour le frein à main du véhicule. Lors d'un freinage prononcé, l'énergie cinétique du véhicule est transformée en chaleur par les frottements, qui est absorbée essentiellement par le tambour de frein généralement réalisé en fonte. La fonte est choisie pour sa facilité de mise en oeuvre ainsi que pour son coût réduit. Après un freinage prononcé, la diffusion de l'énergie calorifique par convexion vers l'air ambiant, où par conduction vers des éléments en contact avec le tambour, ne s'effectue que lentement. La quantité de chaleur générée est essentiellement stockée dans la couronne axiale du tambour, qui doit disposer d'une masse suffisante pour réaliser ce stockage sans subir une élévation de température trop importante qui nuirait à l'efficacité du freinage. De plus la capacité calorifique de la fonte n'étant pas très élevée, la masse de fonte du tambour de frein est d'autant plus importante. Pour alléger le tambour de frein, une solution connue présentée notamment dans les documents FR-A1-2830914 ou GB-686809, comporte une couronne en alliage léger d'aluminium qui est rapportée sur la couronne axiale du tambour de frein réalisée en fonte ou en acier. L'alliage d'aluminium rapporté comportant des caractéristiques intéressantes de conductivité thermique et de capacité calorifique, permet de réduire la masse du tambour. Toutefois un problème qui se pose pour ce type de tambour, est qu'avec les échauffements successifs générés par des freinages prononcés, et la différence de dilation des matériaux, on peut obtenir un décollement de ces matériaux entre eux, et la création d'un jeu intercalaire entre la couronne d'alliage léger et la couronne axiale du tambour. Ce jeu crée un certain isolement de la couronne en alliage léger, qui génère une perte de conductivité thermique entre les deux matériaux. La piste de frottement du tambour de frein peut s'échauffer anormalement. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter au problème de la réalisation d'un tambour de frein allégé, une solution simple et efficace. Elle propose à cet effet un tambour de frein, en particulier pour un véhicule automobile, comportant une couronne axiale circulaire comprenant une piste de frottement intérieure, qui est reliée à un moyeu en rotation, caractérisé en ce que la couronne axiale comporte sur sa surface extérieure, une masse thermique comprenant un anneau de maintien en acier fixé sur cette couronne axiale, qui dispose de formes d'accrochage sur lesquelles une couronne en alliage léger est surmoulée. Un avantage du tambour de frein selon l'invention, est que l'anneau de maintien en acier peut assurer d'un côté, par exemple par serrage sur le tambour de frein, un maintien efficace dans le temps ainsi qu'une bonne conductivité thermique, et d'un autre côté avec ses formes d'accrochage, un contact stable avec la couronne en alliage léger, pour garantir une conduction thermique élevée entre la piste de freinage et la masse thermique formée par l'alliage léger. Le tambour de frein selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la couronne axiale fait partie d'une pièce réalisée par emboutissage d'une tôle, qui comporte une partie radiale de liaison sensiblement plane, comprenant des moyens de fixation sur le moyeu. Avantageusement, l'anneau de maintien est constitué d'une tôle circulaire continue comprenant une section transversale constante, qui est serrée sur la surface extérieure de la couronne axiale. Avantageusement, l'anneau de maintien comporte des perçages constituant les formes d'accrochage. Les perçages peuvent comporter un axe incliné par rapport à la surface de l'anneau de maintien. Selon un mode de réalisation, l'anneau de maintien recouvre sensiblement toute la largeur de la couronne axiale. Avantageusement, la couronne surmoulée est réalisée dans un alliage d'aluminium. La couronne surmoulée peut comporter des formes extérieures destinées à rigidifier le tambour de frein, ainsi qu'à favoriser les échanges thermiques avec l'air ambiant, comme un bossage circulaire extérieur, ou des nervures transversales. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un tambour de frein comportant les étapes suivantes, une ébauche comprenant une couronne axiale est formée par emboutissage d'une tôle, un anneau de maintien constitué d'une tôle circulaire continue comprenant des formes d'accrochage, est serré sur la couronne axiale de cette ébauche, puis un surmoulage d'une couronne en alliage léger est réalisé sur la surface extérieure de cet anneau de maintien. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant des tambours de frein utilisés pour le freinage des roues, ces tambours de frein comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 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 vue en coupe axiale d'une ébauche en tôle, pour un tambour de frein selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un anneau de maintien préparé pour ce tambour de frein ; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe axiale de l'anneau de maintien serré sur l'ébauche, présenté respectivement avant et après le surmoulage d'un alliage léger ; - la figure 5 est une vue d'un anneau de maintien selon une variante ; - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe axiale de cet anneau de maintien serré sur l'ébauche, présenté respectivement avant et après le surmoulage d'un alliage léger ; et - les figures 8 et 9 sont des vues extérieures de tambours de frein finis, comportant des surmoulages différents. La figure 1 présente une ébauche 2 destinée à un tambour de frein, comportant une partie radiale de liaison 4 sensiblement plane, comprenant un alésage 6 de centrage sur le moyeu non représenté d'une roue, et des perçages 8 recevant des vis de serrage axial sur ce moyeu. La partie radiale de liaison 4 est entourée par une couronne axiale circulaire 10 d'épaisseur constante, comprenant une surface intérieure 12 destinée à former la surface de frottement de garnitures de freinage. L'ébauche 2 du tambour de frein, est réalisée par emboutissage et découpe d'une tôle en acier, pour une forme creuse d'une seule pièce comportant les perçages 6, 8. La figure 2 présente un anneau de maintien 20, constitué d'une tôle circulaire continue comprenant une section transversale constante. L'anneau de maintien 20 comporte une rangée de perçages 22 répartis régulièrement sur son pourtour, qui comprend un axe incliné A à environ 45° par rapport à la surface de la tôle. La figure 3 présente l'étape suivante de fabrication du tambour de frein. L'anneau de maintien 20 est monté serré sur la surface extérieure cylindrique de la couronne axiale 10 de l'ébauche 2, par déformation élastique de cet anneau. Un bord de l'anneau de maintien 20 est aligné avec le bord de la couronne axiale, qui est opposé à la partie radiale de liaison 4. Les perçages inclinés 22 débouchent en direction du centre du tambour de frein, sur la surface extérieure de la couronne axiale 10. La figure 4 présente une étape suivante de fabrication du tambour de frein, l'ensemble comprenant l'ébauche 2 et l'anneau de maintien 20, ayant reçu par surmoulage une couronne en alliage d'aluminium 30, comprenant un bossage circulaire extérieur 32 qui est continu. Lors du surmoulage, l'alliage d'aluminium de la couronne 30 vient remplir les perçages inclinés 22 jusqu'à la couronne axiale 10. On notera que l'inclinaison des perçages 22 constitue une forme particulière qui empêche un mouvement suivant une direction radiale de la matière les remplissant, et évite un décollement entre cette matière et l'anneau de maintien 20 qui pourrait être provoqué par la force centrifuge, ou par des différences de dilation entre l'alliage d'aluminium et la couronne axiale 10 qui est en acier. Après le surmoulage, des usinages complémentaires peuvent être réalisés sur l'ensemble de manière à finir le tambour de frein. On peut en particulier terminer l'alésage de centrage 6 qui a pu être ébauché lors de l'emboutissage, et réaliser une rectification de la surface cylindrique intérieure 12 de frottement des garnitures, de manière à obtenir une géométrie précise de ces surfaces fonctionnelles, qui ont pu notamment être déformées lors du surmoulage. Pour assurer une bonne liaison de la couronne surmoulée 30 sur l'anneau de maintien 20, et une fiabilité de cette liaison dans le temps, on peut ajuster différents paramètres comme la largeur de cet anneau de maintien et son épaisseur, le nombre de perçages 22 et leurs dispositions sur l'anneau de maintien, le diamètre de ces perçages, leur angle d'inclinaison et la taille du chanfrein d'entrée. En particulier, les perçages 22 peuvent être alignés dans un même plan transversal, ou décalés axialement sur toute la largueur de l'anneau de maintien 20 pour obtenir une répartition variée des efforts de maintien. Les perçages 22 peuvent être réalisés de différentes manières, notamment par usinage ou par poinçonnage, afin de réaliser l'anneau de maintien 20 avec un coût réduit. En variante, on peut réaliser d'autres formes particulières de perçages 22 sur l'anneau de maintien 20, permettant aussi un accrochage de la matière surmoulée dedans, comme par exemple des perçages radiaux coniques dont la grande ouverture est tournée vers le centre du tambour de frein. On réalise ainsi de manière simple et économique, un tambour de frein comprenant une couronne surmoulée 30 formant une capacité thermique de masse limitée, qui comporte une bonne conductibilité thermique avec la surface de frottement 12 des freins pour assurer un refroidissement de cette surface. Les figures 5 à 7 présentent une variante dans laquelle l'anneau de maintien 40 est plus large, pour couvrir la totalité de la largeur de la couronne axiale 10 de l'ébauche 2. L'anneau de maintien 40 comporte deux rangées de perçages 22, disposées suivant deux plans transversaux. On obtient ainsi une plus grande surface de contact entre la couronne surmoulée 30 et l'anneau de maintien 40, et un plus grand nombre de perçages 22, pour assurer une tenue mécanique plus élevée de cette couronne. La figure 8 présente un tambour de frein fini, comportant une couronne 30 surmoulée 30 comprenant une section transversale constante, disposant d'un bossage circulaire extérieur 32. La figure 9 présente aussi un tambour de frein fini comportant une couronne surmoulée 30, comprenant des nervures transversales rapprochées 50 s'appuyant sur le bossage circulaire extérieur 32, réalisées lors du moulage de l'alliage d'aluminium de cette couronne surmoulée. On peut ainsi réaliser facilement des formes extérieures variées pour la couronne surmoulée 30, qui contribuent à la rigidification du tambour de frein, ainsi qu'à l'amélioration des échanges thermiques avec l'air ambiant. REVENDICATIONS1 - Tambour de frein, en particulier pour un véhicule automobile, comportant une couronne axiale circulaire (10) comprenant une piste de frottement intérieure (12), qui est reliée à un moyeu en rotation, caractérisé en ce que la couronne axiale (10) comporte sur sa surface extérieure, une masse thermique comprenant un anneau de maintien en acier (20, 40) fixé sur cette couronne axiale, qui dispose de formes d'accrochage (22) sur lesquelles une couronne en alliage léger (30) est surmoulée. 2 - Tambour de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne axiale (10) fait partie d'une pièce réalisée par emboutissage d'une tôle, qui comporte une partie radiale de liaison (4) sensiblement plane, comprenant des moyens de fixation (8) sur le moyeu. 3 - Tambour de frein selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau de maintien (20, 40) est constitué d'une tôle circulaire continue comprenant une section transversale constante, qui est serrée sur la surface extérieure de la couronne axiale (10). 4 - Tambour de frein selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau de maintien (20, 40) comporte des perçages (22) constituant les 20 formes d'accrochage. 5 - Tambour de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que les perçages (22) comportent un axe (A) incliné par rapport à la surface de la tôle de l'anneau de maintien (20, 40). 6 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que l'anneau de maintien (40) recouvre sensiblement toute la largeur de la couronne axiale (10). 7 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne surmoulée (30) est réalisée dans un alliage d'aluminium. 30 8 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne surmoulée (30), comportedes formes extérieures destinées à rigidifier le tambour de frein, ainsi qu'à favoriser les échanges thermiques avec l'air ambiant, comme un bossage circulaire extérieur (32), ou des nervures transversales (50). 9 - Procédé de fabrication d'un tambour de frein, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, une ébauche (2) comprenant une couronne axiale (10) est formée par emboutissage d'une tôle, un anneau de maintien (20, 40) constitué d'une tôle circulaire continue comprenant des formes d'accrochage (22), est serré sur la couronne axiale de cette ébauche, puis un surmoulage d'une couronne en alliage léger (30) est réalisé sur la surface extérieure de cet anneau de maintien. 10 - Véhicule automobile comprenant des tambours de frein utilisés pour le freinage des roues, caractérisé en ce que ces tambours de frein sont réalisés suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8.