Brevet FR2978514A1 — publié le 20130201

FREIN A DISQUE POUR VEHICULE ET PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE SES COMPOSANTS L'invention se rattache au secteur technique des freins à disque pour véhicules, et en particulier pour automobiles. De manière bien courante, les freins à disque incluent deux composants principaux, à savoir une couronne (1) et un bol de frein (2) qui sont assemblés entre eux à l'aide de moyens de serrage de type vis. On a représenté figure 1 au titre de l'Art Antérieur un disque de frein monté en configuration connue, et à la figure 2, le bol de frein (2) qui s'assemble entre les flasques (la-lb) de la couronne (1). Ce bol de frein (2) présente une pluralité de pattes (2a) qui sont toutes agencées avec un trou oblong (2b) pour permettre le passage de la vis de serrage (3). Ce montage permet la dilatation radiale de la couronne lors de l'échauffement et la montée en température du frein en situation normale de roulement du véhicule. Cette solution présente toutefois des contraintes avec une limitation du jeu de dilatation. Il existe également des disques de frein faits en une seule pièce. D'autres solutions techniques ont été proposées, par exemple décrites dans les brevets DE 10 2008 035750, EP 1 900 962, EP 2 249 055, WO 2008/135876, WO 2008/136032. Le Demandeur a voulu se différencier des technologies décrites dans ces documents et améliorer le contrôle de la dilatation relative entre le bol et la couronne à l'échauffement engendré en situation de fonctionnement du véhicule. Un autre but recherché selon l'invention était de maîtriser la position du bol par rapport à la couronne lors de l'opération de freinage. La solution mise en oeuvre par le Demandeur répond à ces objectifs dans le cadre d'une technologie d'assemblage très spécifique entre le bol de frein et la couronne, technologie qui apporte ainsi les avantages spécifiés. Selon une première caractéristique, le frein à disque pour véhicule, du type comprenant un assemblage d'une couronne et d'un bol de frein, la dite couronne étant constituée d'au moins un flasque circulaire, le ou les dits flasques définissant un espace intérieur pour l'insertion du bol de frein, le dit bol de frein comprenant une base circulaire se prolongeant radialement et extérieurement par des pattes, est remarquable en ce que la couronne reçoit une pluralité de doigts débouchant extérieurement dans le volume intérieur de la couronne, et en ce que les pattes ont une configuration étagée avec en bout une forme en chape définissant intérieurement un logement pour chacun des doigts de la dite couronne, les pattes, en nombre égal au nombre de doigts, présentant avant assemblage du bol de frein avec la couronne au moins une ouverture d'accès selon une forme en `U' non fermée, et en ce que les dites pattes après assemblage du bol de frein avec la couronne sont déformées et conformées en présentant chacune un logement fermé latéralement récepteur d'un doigt et ouvert frontalement pour autoriser l'absorption de la dilatation de la couronne et des doigts lors du fonctionnement du véhicule. Selon une autre caractéristique, le procédé d'assemblage d'un frein à disque pour véhicule, du type comprenant une couronne et un bol de frein, est remarquable en ce qu'il consiste à fabriquer d'une part une couronne pour frein à disque, la dite couronne comprenant une pluralité de doigts disposés radialement et débordant intérieurement dans le volume de la couronne, et d'autre part, un bol de frein qui est agencé avec une pluralité de pattes, en nombre égal à celui des doigts, les dites pattes étant disposées dans une configuration étagée avec en bout une forme en chape avec une ouverture d'accès selon une forme en formant logement pour autoriser l'insertion des doigts par déplacement de la couronne et du bol de frein l'un par rapport à l'autre, l'assemblage du bol de frein et de la couronne s'effectuant par une opération de déformation des dites pattes en provoquant le fluage de la matière pour entourer les dits doigts dans les logements intérieurs tout en autorisant leur déplacement radial lors de la dilatation du bol de frein. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'assemblage du bol de frein avec la couronne est réalisé par sertissage-pressage. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures des dessins où : 25 La figure 1 est une vue en perspective de trois quart représentant le montage d'un disque de frein selon l'Art Antérieur constitué d'une couronne et d'un bol de frein,20 La figure 2 est une vue illustrant à partir de la figure 1, en perspective, le bol de frein seul, avec en éclaté la patte de liaison et fixation, La figure 3 est une vue en perspective du bol de frein seul selon une première mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention, La figure 4 est une vue en perspective avant montage du frein à disque dans sa configuration selon l'invention, avec le bol de frein et la couronne, La figure 5 est une vue du frein à disque selon l'invention, après assemblage du bol de frein et de la couronne après opération de sertissage, La figure 6 est une vue en perspective du bol de frein seul après sertissage, le bol de frein étant représenté seul pour la compréhension de l'invention, La figure 7 est une vue de dessus illustrant le disque de frein amovible avec ses composants mais avant l'opération de sertissage, La figure 8 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 7, La figure 9 est une vue en coupe axiale selon la ligne A-A de la figure 7, La figure 10 est une vue en perspective du frein à disque représenté aux figures 7, 8 et 9 avant l'opération de sertissage, La figure 11 est une vue de dessus illustrant le disque de frein assemblé avec ses composants après l'opération de sertissage, La figure 12 est une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 11, La figure 13 est une vue en coupe axiale selon la ligne D-D de la figure 11, La figure 14 est une vue en perspective du frein à disque représenté 10 aux figures 11, 12, 13 après l'opération de sertissage. La figure 15 est une vue en perspective du bol de frein seul dans une seconde mise en oeuvre selon l'invention, 15 La figure 16 est une vue en perspective de la couronne susceptible de recevoir le bol de frein selon la figure 15, Les figures 17 et 18 illustrent le positionnement du bol de frein et de la couronne selon la seconde mise en oeuvre avant et après sertissage. La figure 19 illustre une troisième variante dans le profil des pattes formées sur le bol de frein et les doigts formés sur la couronne selon une configuration trapézoïdale. Sur cette figure, le bol de frein et représenté dans la position fermée de ses pattes, La figure 20 est une vue à caractère schématique et en coupe illustrant l'assemblage du bol de frein sur la couronne dans la configuration des pattes et des doigts selon la figure 19, 20 25 La figure 21 est une vue en coupe selon la ligne E-E de la figure 20. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. Le frein à disque mis en oeuvre selon son procédé d'assemblage selon l'invention est référencé dans son ensemble par (10). Il comprend une couronne (11) et son bol de frein (12). Selon l'invention, la couronne (11) est constituée par au moins un ou par deux flasques (l1a-1lb) circulaires entretoisées par des plaques de liaison (11c) disposées radialement à espaces ou intervalles réguliers. La liaison des dits flasques est effectuée de toute manière appropriée. A l'intérieur de l'espace (e) formé par les flasques, on définit la zone d'insertion du bol de frein. Selon la spécificité de la dite couronne, celle-ci comprend une pluralité de doigts (13) disposés radialement à intervalles réguliers et débouchant dans le dit espace central (e) récepteur du bol de frein. Ces doigts débordent extérieurement dans le volume intérieur de la couronne. Ils sont positionnés et fixés de toute manière appropriée, par soudure ou autrement sur certaines plaques de liaison (11c) et plus généralement à l'ossature de la couronne, et par exemple sur l'un des flasques comme illustré figures 8, 9, 12, 13, 16. Le bol de frein (12) comprend de manière connue une base circulaire (12a) se prolongeant radialement et extérieurement par des pattes (12b). Selon l'invention, les pattes (12b) ont une configuration étagée (12c) avec en bout une forme en chape (12d) en définissant deux branches (12d1) (12d2) parallèles entre elles avec un espace (12d3) entre elles. Ces pattes (12b) ont ainsi une forme en fermée d'un côté par le fond (12d4) et ouvert à l'opposé (12d5). En outre, les dites pattes (12b) sont ouvertes à leur extrémité (12d6) frontale. Ainsi qu'illustré figure 3, les dites pattes (12b) sont toutes orientées dans le même sens avec leurs parties d'ouverture du même côté. Ainsi, selon l'invention, les dites pattes sont établies pour constituer dans leur épaisseur une zone de logement (12d7) réceptrice des doigts (13) disposés sur la couronne. Deux mises en oeuvre illustrées figures 3 à 14 et 15 à 18 représentent l'orientation des dites pattes et plus spécifiquement le positionnement de la zone d'ouverture (12d). Figures 3 à 14, les ouvertures sont orientées radialement dans l'épaisseur latérale du bol de frein. Figures 15 à 18, les ouvertures sont orientées côté face avant du bol de frein. Le nombre de pattes (12b) et de doigts (13) est établi de manière à permettre un centrage du bol de frein (12) dans l'espace (e) de la couronne (11), les doigts (13) venant en regard des logements récepteurs (12d7) établis sur chacune des pattes (12b). Dans le cas de la mise en oeuvre des figures 3 à 14, le déplacement du bol de frein par rapport à la couronne s'effectue en introduisant le dit bol dans la cavité intérieure de la couronne puis à procéder à une rotation angulaire de quelques degrés du bol de frein (12) par rapport à la couronne, ou vice-versa, permettant de centrer les dits doigts (13) au fond des logements formés sur chacune des pattes (12b). Dans la seconde mise en oeuvre, des figures 15 à 18, le déplacement du bol de frein dans la couronne s'effectue en positionnant les doigts (13) dans le fond des formes en chape des dites pattes comme il apparaît notamment à la figure 17. La liaison du bol de frein (12) par rapport à la couronne (11) s'effectue ensuite par une opération de déformation et de conformation sur chacune des pattes (12b) de manière à ce qu'elles présentent un logement fermé latéralement récepteur d'un doigt et ouvert frontalement pour autoriser l'absorption de la dilatation de la couronne et des doigts lors du fonctionnement du véhicule. Cette mise en oeuvre est automatisée pour la totalité des pattes (12b) du bol de frein avec la couronne. De manière préférée, cette opération s'effectue par sertissage et pressage. Elle engendre une phase de fluage de la matière constituée des pattes autour des doigts (13) afin de fermer l'ouverture latérale qui permet exclusivement l'insertion des doigts (13) dans leur logement. La phase de fluage de la matière permet d'entourer chaque doigt, avec un contact sans effort important de compression autour du doigt, ce qui permet, à chaud, lors de la dilatation de la matière, de libérer les doigts et de faciliter la dilatation de la couronne. La géométrie de chaque logement est adaptée pour absorber la dilatation des doigts (13). On a représenté aux figures 19, 20 et 21 une autre mise en oeuvre possible dans la configuration des pattes (12) et des doigts (13). Les doigts (13) ont ainsi une configuration trapézoïdale (13b) avec des parties coniques tandis que la configuration des pattes (12) et également profilée de manière complémentaire avec une section trapézoïdale. On définit ainsi un angle de dépouille a qui facilite l'assemblage. Il y a lieu de noter que l'ouverture formée sur les pattes permettant l'insertion des doigts peut être réalisée soit latéralement comme c'est le cas des figures 3 à 14, soit sur la face avant comme c'est le cas des figures 15 à 18. L'invention vise donc un procédé pour la conception d'un frein à disque à deux composants, une couronne et un bol de frein qui sont réalisés spécifiquement pour permettre leur assemblage, puis leur liaison après une opération de déformation des pattes, notamment par sertissage-pressage. L'invention vise un procédé qui consiste à fabriquer d'une part une couronne pour frein à disque, la dite couronne comprenant une pluralité de doigts (13) disposés radialement et débordant intérieurement dans le volume de la couronne, et d'autre part, un bol de frein qui est agencé avec une pluralité de pattes en nombre égal à celui des doigts, les dites pattes étant disposées dans une configuration étagée avec en bout une forme en chape et définissant une forme en fermée d'un côté par le fond et ouverte à l'opposé pour autoriser l'insertion des doigts par déplacement angulaire de la couronne et du bol de frein l'un par rapport à l'autre, l'assemblage du bol de frein et de la couronne s'effectuant par une opération de sertissage-pressage en provoquant le fluage de la matière pour entourer les dits doigts dans des logements intérieurs tout en autorisant leur déplacement radial lors de la dilatation du bol de frein. En d'autres termes, le bol de frein est monté sur la couronne dans une configuration flottante permettant d'absorber les effets d'allongement par dilatation dus à l'échauffement du frein à disque. Selon une autre disposition importante de l'invention, les zones de butées constituées par la partie de fond de chaque forme en initiale des pattes sont orientées dans le sens du freinage du véhicule, de façon à maximiser la tenue de la liaison en fonction des efforts de freinage, les doigts (13) venant dans la dite partie de fond. On obtient ainsi une meilleure tenue mécanique du frein à disque qui permet de s'affranchir des risques de rupture ou de défaillance. Les avantages ressortent bien de l'invention, on souligne le nouveau concept de fabrication et d'assemblage des constituants du frein à disque, sa capacité d'absorption des effets liés de dilatation dus à l'échauffement et l'orientation des doigts dans la partie de logement la plus compacte. La dilatation radiale de la couronne est permise pour le déplacement des doigts dans les logements formés sur le bol de frein et par la souplesse des pattes.