Brevet FR2976910A1 — publié le 20121228

SYSTEMES ET PROCEDES D'ATTENUATION DE BROUTEMENT DE FREIN DOMAINE [0001] La présente description concerne des systèmes et procédés d'atténuation de broutement de frein, par exemple similaires à ceux observés dans un frein d'aéronef. CONTEXTE [0002] Les freins d'aéronef tendent à vibrer en fonctionnement. Les freins d'aéronef peuvent présenter un mode de vibration résonnant appelé broutement et/ou un mode de vibration grinçant appelé crissement. 1 o On peut entendre par crissement un mouvement de torsion des parties de frein ne tournant pas autour de l'essieu. On peut entendre par broutement une oscillation extérieure au plan de rotation entre une plaque de couple et une jambe arrière. Un broutement se produit typiquement dans la plage allant d'environ 200 Hz à environ 500 Hz. Bien qu'il soit souhaitable 15 d'atténuer tant le grincement que le broutement, le broutement est potentiellement plus préjudiciable que le grincement. Le besoin en systèmes et procédés contribuant à atténuer le broutement existe donc. RESUME 20 [0003] Les systèmes et procédés exposés ici peuvent être utilisés dans des freins d'aéronef. À cet égard, un appareil prévu comprend un empilement de disques de freinage comprenant un tube de torsion ayant une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale, une jambe arrière placée à proximité d'une première extrémité axiale du tube de torsion 25 et une cannelure disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction de la seconde extrémité axiale du tube de torsion. [0004] Avantageusement, l'appareil comprend en outre une seconde cannelure disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction de la seconde extrémité axiale du tube de torsion. 30 [0005] La seconde cannelure disposée circonférentiellement et la première cannelure disposée circonférentiellement peuvent être disposées asymétriquement ou symétriquement autour de l'axe du tube de torsion. [0006] Avantageusement, l'appareil comprend en outre : [0007] une première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction d'une seconde extrémité axiale du tube de torsion, la première cannelure disposée circonférentiellement étant un élément de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement ; [0008] une seconde pluralité de cannelures disposées circonférentiellement non en contact avec la jambe arrière ; [0009] dans lequel le ratio du nombre de cannelures de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement sur le 1 o nombre de cannelures de la seconde pluralité de cannelures disposées circonférentiellement est de 1:1. [0010] Avantageusement, la jambe arrière comprend une pluralité d'ouvertures agencées asymétriquement autour de l'axe du tube de torsion. 15 [0011] Avantageusement, la première cannelure disposée circonférentiellement soutient une plaque d'appui mobile dans le plan axial ne pouvant pas tourner. [0012] Avantageusement, la première cannelure disposée circonférentiellement soutient en outre un disque de stator mobile dans le 20 plan axial ne pouvant pas tourner. [0013] Avantageusement, la jambe arrière est intégralement formée avec le tube de torsion. [0014] De plus, un appareil prévu comprend un tube de torsion 25 ayant une surface extérieure, une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale, une jambe arrière placée au niveau d'une première extrémité axiale de l'empilement de disques de freinage et un premier élément de raidissement couplé à la jambe arrière et à la surface extérieure. [0015] Avantageusement, l'appareil comprend en outre un 30 second élément de raidissement disposé sur la surface extérieure. [0016] Avantageusement, le premier élément de raidissement et le second élément de raidissement sont disposés de façon asymétrique autour de l'axe du tube de torsion. [0017] Avantageusement, le premier élément de raidissement et le second élément de raidissement sont disposés de façon symétrique autour de l'axe du tube de torsion. [0018] Avantageusement, la jambe arrière fait partie intégrante 5 du tube de torsion. [0019] Dans d'autres modes de réalisation, un procédé prévu comprend la fabrication d'un tube de torsion ayant une première partie axiale, une seconde partie axiale et une jambe arrière disposée plus près de 10 la première partie axiale que de la seconde partie axiale, et la fabrication d'une première cannelure disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction de la seconde partie axiale. [0020] Avantageusement, le procédé comprend en outre la fabrication d'une seconde cannelure disposée circonférentiellement. 15 [0021] Avantageusement, dans le procédé, la seconde cannelure disposée circonférentiellement n'est pas en contact avec la jambe arrière. [0022] Avantageusement, le procédé comprend en outre : [0023] la fabrication d'une première pluralité de cannelures 20 disposées circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction de la seconde partie axiale du tube de torsion, la première cannelure disposée circonférentiellement étant un élément de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement ; [0024] la fabrication d'une seconde pluralité de cannelures 25 disposées circonférentiellement n'étant pas en contact avec la jambe arrière ; [0025] dans lequel le ratio du nombre de cannelures de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement sur le nombre de cannelures de la seconde pluralité de cannelures disposées circonférentiellement est de 1:1. 30 [0026] Avantageusement, le procédé comprend en outre la disposition d'une pluralité d'ouvertures agencées de façon asymétrique autour de l'axe de l'empilement de disques de freinage. [0027] Avantageusement, dans le procédé on couple la jambe arrière à un tube de torsion. 35 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0028] La figure 1 illustre une vue en section transversale d'un frein d'aéronef selon un mode de réalisation ; [0029] la figure 2 illustre une vue axiale du frein d'aéronef de la figure 1 ; [0030] la figure 3 illustre une vue tridimensionnelle d'un frein d'aéronef selon un mode de réalisation ; et [0031] la figure 4 illustre un graphique des vibrations sur l'axe y et le nombre de cannelures prolongées utilisées sur l'axe x. DESCRIPTION DETAILLEE [0032] La description détaillée d'exemples de réalisation fait ici référence aux dessins joints qui montrent des exemples de réalisation à titre d'illustration et son meilleur mode. Même si ces exemples de réalisation sont décrits suffisamment en détail pour permettre à l'homme du métier de réaliser en pratique les inventions, il convient de comprendre que d'autres modes de réalisation peuvent être réalisés et que des modifications logiques, chimiques et mécaniques peuvent y être apportées sans sortir de l'esprit et de la portée des inventions. La présente description détaillée est donc présentée à des fins d'illustration seulement et non de limitation. Par exemple, les étapes mentionnées dans n'importe quelle description de procédé ou de processus peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre et ne se limitent pas nécessairement à l'ordre présenté. De plus, de nombreuses fonctions ou étapes peuvent être externalisées à une ou plusieurs tierces parties ou être réalisées par elles. De plus, toute référence au singulier comprend des modes de réalisation pluriels et toute référence à plus d'un composant ou plus d'une étape peut comprendre un mode de réalisation ou une étape au singulier. Toute référence à un élément attaché, fixé, relié ou son équivalent peut comprendre une fixation permanente, amovible, temporaire, partielle, entière et/ou n'importe quelle autre option de fixation. De plus, toute référence à un élément sans contact (ou des phrases similaires) peut également comprendre un contact réduit ou un contact minimal. [0033] Les systèmes et procédés exposés ici peuvent servir 35 pour des freins d'aéronef. Bien que les modes de réalisation soient décrits ici en référence à des composants d'aéronef, de tels modes de réalisation sont prévus à titre d'exemples uniquement et il est envisagé que les présentes descriptions puissent s'appliquer à tout type de véhicules et de systèmes de freinage. [0034] Un frein d'aéronef comprend généralement un mécanisme de freinage par frottement comprenant une plaque d'appui placée à côté d'un moyen pour exercer une force tel qu'un moteur à piston hydraulique ou un ou plusieurs actionneurs électromécaniques. Un frein d'aéronef comprend typiquement en outre une plaque d'extrémité distante au 1 o moyen pour exercer une force et une pluralité de disques de rotor et de disques de stator entrelacés qui forment ensemble le dissipateur thermique du frein. Le mécanisme de freinage par frottement comprend également généralement un tube de torsion et une jambe arrière sur laquelle une plaque d'appui, la plaque d'extrémité et les disques de stator sont fixés de façon 15 coulissante pour éviter toute rotation par rapport à la roue et aux disques de rotor. Un broutement peut se produire entre la plaque d'extrémité et la jambe arrière, entre autres. [0035] Comme le montre la figure 1, le tube de torsion 104 a une jambe arrière 102. La jambe arrière 102 peut faire partie intégrante du 20 tube de torsion 104 comme le montre la figure 1, ou une jambe arrière peut être réalisée comme un composant séparé et relié de façon appropriée au tube de torsion 104. Le tube de torsion 104 a une pluralité de cannelures disposées circonférentiellement s'étendant dans le plan axial, telle la cannelure prolongée 106. Les cannelures disposées circonférentiellement, 25 comprenant la cannelure prolongée 106, sont également illustrées sur la figure 3. [0036] Les cannelures disposées circonférentiellement peuvent faire partie intégrante du tube de torsion. Par exemple, les cannelures disposées circonférentiellement peuvent être formées pendant le moulage ou 30 le forgeage d'un tube de torsion. Dans divers modes de réalisation, une ou plusieurs cannelures disposées circonférentiellement peuvent être usinées, meulées ou sinon érodées pour modifier la longueur de la cannelure jusqu'à une longueur sélectionnée. [0037] Tel qu'exposé ci-dessus, on entend par broutement une 35 oscillation extérieure au plan de rotation entre une jambe arrière et une plaque d'extrémité, une roue, un rotor ou une combinaison de ceux-ci. On pensait traditionnellement que le fait de découpler les composants atténuait le broutement. En d'autres termes, on pensait qu'en réduisant la liaison mécanique entre deux composants, on réduirait le broutement. À cet égard, on pensait traditionnellement qu'un couplage accru amenait un ou plusieurs composants à vibrer à la même fréquence. On pensait donc qu'un couplage accru produirait un plus grand nombre de combinaisons potentielles de modes de broutement qui tendraient à produire un seul broutement encore plus indésirable. Potentiellement, de tels effets additionnés pourraient 1 o amener un ou plusieurs composants à résonner à certaines fréquences. L'amplitude accrue des vibrations associée à la résonance aurait également un effet indésirable dans un frein d'aéronef. Donc pour améliorer le découplage, les cannelures traditionnelles disposées circonférentiellement sur un tube de torsion ne s'étendaient pas jusqu'à la jambe arrière. Sans un 15 tel prolongement, le tube de torsion et la jambe arrière seraient moins couplés et l'on pensait que cet agencement réduirait le broutement. [0038] De façon inattendue, les présents inventeurs ont découvert des systèmes et procédés permettant d'accroître le couplage entre certains composants et d'atténuer ou sinon de réduire le broutement. En 20 d'autres termes, en augmentant la rigidité entre certains composants du frein d'aéronef par exemple à l'aide d'un élément de raidissement, le broutement peut être réduit ou atténué. Un élément de raidissement par exemple une cannelure qui peut être prolongée peut être utilisé pour coupler un ou plusieurs composants ou parties d'un composant en vue de réduire le 25 broutement. [0039] Dans divers modes de réalisation, en référence à la figure 1, la cannelure prolongée 106 est en contact avec la jambe arrière 102 au point 108. La cannelure prolongée 106 s'étend hors de la jambe arrière au point 108 en direction de l'extrémité axiale de tube de torsion 104 opposée à 30 la jambe arrière 102. De cette façon, la cannelure prolongée 106 agit comme un élément de raidissement pour raidir le couplage entre le tube de torsion 104 et la jambe arrière 102. [0040] En faisant momentanément référence à la figure 3, une pluralité de cannelures disposées circonférentiellement est illustrée dont 35 l'une d'elles est une cannelure prolongée 106. La pluralité de cannelures disposées circonférentiellement peut comprendre tout nombre adapté de cannelures. Le nombre de cannelures sélectionné peut dépendre du diamètre du tube de torsion, du poids final souhaité d'un ensemble frein et d'autres facteurs significatifs. Dans divers modes de réalisation, la pluralité de cannelures disposées circonférentiellement peut aller d'environ 1 à environ 100, de préférence d'environ 1 à environ 50 et de façon davantage préférée d'environ 1 à environ 20. [0041] Dans divers modes de réalisation, seule une partie des cannelures comprises parmi la pluralité de cannelures disposées 1 o circonférentiellement s'étend jusqu'à une jambe arrière. Dans de tels modes de réalisation, les cannelures qui s'étendent jusqu'à la jambe arrière peuvent être appelées cannelures prolongées tandis que les cannelures n'entrant pas en contact avec la jambe arrière peuvent être appelées cannelures courtes. Même si, dans certains modes de réalisation, toutes les cannelures 15 comprises parmi la pluralité de cannelures disposées circonférentiellement s'étendent jusqu'à une jambe arrière, on peut obtenir une réduction significative sur le plan commercial du broutement avec un nombre moins important de cannelures comprises parmi la pluralité de cannelures disposées circonférentiellement. En effet, dans divers modes de réalisation, 20 une seule cannelure prolongée est utilisée conjointement avec un supplément de cannelures non prolongées. [0042] La sélection du ratio du nombre de cannelures prolongées sur le nombre de cannelures non prolongées peut être influencée par le taux de réduction de broutement souhaité et par le poids final souhaité 25 de l'ensemble frein d'aéronef. Les cannelures prolongées tendent à peser plus lourd que les cannelures non prolongées, étant donné que les cannelures prolongées tendent à être plus longues que les cannelures non prolongées, bien que dans divers modes de réalisation, les cannelures prolongées puissent être produites avec la même masse que les cannelures 30 non prolongées. La réduction du broutement peut être observée avec l'utilisation d'une seule cannelure prolongée, bien qu'une réduction plus significative du broutement puisse être observée avec des cannelures prolongées supplémentaires. Dans divers modes de réalisation, le ratio des cannelures prolongées sur les cannelures non prolongées peut aller d'environ 1:0 à environ 1:50, de préférence d'environ 1:1 à environ 1:10 et de façon davantage préférée d'environ 1:3 à environ 1:9. [0043] Dans divers modes de réalisation, les cannelures prolongées sont disposées autour du tube de torsion selon une configuration symétrique, même si une telle configuration n'est pas utilisée dans d'autres modes de réalisation. Par exemple, en référence à la figure 2, les cannelures prolongées et les cannelures non prolongées sont illustrées disposées autour d'un tube de torsion tel que vu depuis une vue axiale. Chaque carré unique sur la figure 2 représente une cannelure non prolongée. Par exemple, la 1 o cannelure non prolongée 200 n'entre pas en contact avec une jambe arrière. Les cannelures prolongées 202, 204 et 206 sont représentées comme un carré placé à l'intérieur d'un rectangle. Comme le montre la figure 2, les cannelures prolongées 202, 204 et 206 sont réparties de façon symétrique autour d'un tube de torsion. La cannelure prolongée 202 est donc disposée à 15 120 degrés de la cannelure prolongée 204 qui est elle-même disposée à 120 degrés de la cannelure prolongée 206. Dans d'autres modes de réalisation, les cannelures prolongées sont disposées de façon symétrique dans des configurations variables, telles que, par exemple, tous les 60 degrés, tous les 72 degrés et tous les 180 degrés. 20 [0044] Comme le montre la figure 3, seule une partie des cannelures comprises parmi la pluralité de cannelures disposées circonférentiellement s'étendent jusqu'à la jambe arrière 102. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le ratio des cannelures prolongées sur les cannelures non prolongées est de 1:1. 25 [0045] Sans limiter la portée de la présente description, les données empiriques collectées indiquent qu'une atténuation significative sur le plan commercial du broutement peut se produire dans un mode de réalisation comprenant trois cannelures prolongées. [0046] En référence à la figure 4, un graphique d'amplitude des 30 vibrations à 200Hz en fonction du nombre de cannelures prolongées est illustré dans un système comportant onze cannelures. L'essai est réalisé à l'aide d'un système doté au total de onze cannelures. L'essai comprend un système sans cannelure prolongée, avec une cannelure prolongée, deux cannelures prolongées, trois cannelures prolongées et onze cannelures 35 prolongées. L'amplitude des vibrations est mesurée à une fréquence de 200Hz. Comme le montre la figure 4, dans un système sans cannelure prolongée, les vibrations (dans ce cas, le broutement), sont présentent au niveau illustré. En présence d'une cannelure prolongée, on obtient une atténuation significative des vibrations. L'atténuation des vibrations est améliorée dans le système à deux cannelures prolongées et encore davantage améliorée dans le système à trois cannelures prolongées. II ne semble pas y avoir de gain notable de l'atténuation des vibrations dans le système à onze cannelures prolongées par rapport au système à trois cannelures prolongées. [0047] Dans divers modes de réalisation, une cannelure prolongée peut être combinée à d'autres caractéristiques pour atténuer divers modes de vibration. Par exemple, une jambe arrière peut contenir des détourés ou des ouvertures asymétriques. Dans de tels modes de réalisation, les détourés ou ouvertures asymétriques peuvent atténuer certains modes de vibration. [0048] Les bénéfices, autres avantages et solutions aux problèmes ont été décrits ici par rapport aux modes de réalisation spécifiques. Cependant, les bénéfices, avantages, solutions aux problèmes et tous les éléments pouvant entraîner l'apparition ou le renforcement d'un bénéfice, d'un avantage ou d'une solution ne sont pas interprétés comme des caractéristiques ou des éléments indispensables, requis ou essentiels des inventions. La portée des inventions n'est par conséquent limitée par rien d'autre que par les revendications annexées, dans lesquelles une référence à un élément au singulier ne vise pas à signifier « un et un seulement » à moins que cela soit explicitement mentionné, mais plutôt « un ou plusieurs ». De plus, l'emploi d'une phrase similaire à « au moins un élément parmi A, B ou C » dans les revendications ou la description vise à interpréter la phrase comme A seul peut être présent dans un mode de réalisation, B seul peut être présent dans un mode de réalisation, C seul peut être présent dans un mode de réalisation, ou n'importe quelle combinaison des éléments A, B et C peut être présente dans un mode de réalisation unique ; par exemple, A et B, A et C, B et C ou A et B et C. De plus, aucun élément, composant, ou étape de procédé de la présente description ne s'adresse au grand public, que l'élément, le composant ou l'étape de procédé soit mentionné ou non explicitement dans les revendications. Tels qu'utilisés ici, les termes « comprend », « comprenant » ou toute autre variante de ceux-ci visent à couvrir une inclusion non exclusive, de telle sorte qu'un processus, procédé, article, ou appareil qui comprend une liste d'éléments ne comprend pas uniquement ces éléments mais peut comprendre d'autres éléments non expressément cités ou inhérents à un tel processus, procédé, article ou appareil. REVENDICATIONS1. Appareil comprenant : un empilement de disques de freinage comprenant un tube de torsion (104) ayant une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale ; une jambe arrière (102) située à proximité de la première extrémité axiale du tube de torsion ; et une première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière (102) en direction de la seconde extrémité axiale du tube de torsion (104). 2. Appareil selon la revendication 1, comprenant en outre une seconde cannelure (200) disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en direction de la seconde extrémité axiale du tube de torsion. 3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel la seconde cannelure (200) disposée circonférentiellement et la première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement sont disposées asymétriquement autour de l'axe du tube de torsion. 20 4. Appareil selon la revendication 2, dans lequel la seconde cannelure (200) disposée circonférentiellement et la première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement sont disposées symétriquement autour de l'axe du tube de torsion. 25 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre : une première pluralité de cannelures (106, 202, 204, 206) disposées circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière en 30 direction d'une seconde extrémité axiale du tube de torsion, la première cannelure disposée circonférentiellement étant un élément de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement ; une seconde pluralité de cannelures (200) disposées circonférentiellement non en contact avec la jambe arrière ;15dans lequel le ratio du nombre de cannelures de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement sur le nombre de cannelures de la seconde pluralité de cannelures disposées circonférentiellement est de 1:1. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la jambe arrière (102) comprend une pluralité d'ouvertures agencées asymétriquement autour de l'axe du tube de torsion (104). 10 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement soutient une plaque d'appui mobile dans le plan axial ne pouvant pas tourner. 15 8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel la première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement soutient en outre un disque de stator mobile dans le plan axial ne pouvant pas tourner. 9. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans 20 lequel la jambe arrière (102) est intégralement formée avec le tube de torsion (104). 10. Procédé comprenant : la fabrication d'un tube de torsion (104) ayant une première partie 25 axiale, une seconde partie axiale et une jambe arrière (102) disposée plus près de la première partie axiale que de la seconde partie axiale ; et la fabrication d'une première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière (102) en direction de la seconde partie axiale. 30 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre la fabrication d'une seconde cannelure (200) disposée circonférentiellement.5 12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, dans lequel la seconde cannelure (200) disposée circonférentiellement n'est pas en contact avec la jambe arrière (102). 13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, comprenant en outre : la fabrication d'une première pluralité de cannelures (106, 202, 204, 206) disposées circonférentiellement s'étendant hors de la jambe arrière (102) en direction de la seconde partie axiale du tube de torsion, la première cannelure (106, 202, 204, 206) disposée circonférentiellement étant un élément de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement ; la fabrication d'une seconde pluralité de cannelures (200) disposées circonférentiellement n'étant pas en contact avec la jambe arrière (102) ; dans lequel le ratio du nombre de cannelures (106, 202, 204, 206) de la première pluralité de cannelures disposées circonférentiellement sur le nombre de cannelures de la seconde pluralité de cannelures (200) disposées circonférentiellement est de 1:1. 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, comprenant en outre la disposition d'une pluralité d'ouvertures agencées de façon asymétrique autour de l'axe de l'empilement de disques de freinage. 25 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, couplant la jambe arrière (102) à un tube de torsion (104). 16. Appareil comprenant : un tube de torsion (104 ayant une surface extérieure, une 30 première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale ; une jambe arrière (102) placée au niveau d'une première extrémité axiale de l'empilement de disques de freinage ; et un premier élément de raidissement couplé à la jambe arrière (102) et à la surface extérieure. 35 17. Appareil selon la revendication 16, comprenant en outre un second élément de raidissement disposé sur la surface extérieure. 18. Appareil selon la revendication 17, dans lequel le premier 5 élément de raidissement et le second élément de raidissement sont disposés de façon asymétrique autour de l'axe du tube de torsion (104). 19. Appareil selon l'une des revendications 17 ou 18, dans lequel le premier élément de raidissement et le second élément de raidissement 10 sont disposés de façon symétrique autour de l'axe du tube de torsion (104). 20. Appareil selon l'une des revendications 16 à 19, dans lequel la jambe arrière (102) fait partie intégrante du tube de torsion (104). 15