Brevet FR2989139A1 — publié le 20131011

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN ORGANE DE FREINAGE DE VÉHICULE AUTOMOBILE, TEL QU'UN DISQUE DE FREIN OU UN TAMBOUR DE FREIN, DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE DE CE PROCÉDÉ, ET ORGANE DE FREINAGE OBTENU La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un organe de freinage de véhicule automobile, tel qu'un disque de frein ou un tambour de frein, un dispositif de mise en oeuvre du procédé et un organe de freinage obtenu. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Il est connu de réaliser des organes de freinage, que ce soit des disques de frein ou des tambours de frein, en une seule pièce en fonte. Ceux-ci présentent l'inconvénient d'être lourds. En outre, en raison de la partie en forme de bol s'étendant sur un côté du disque, les disques de frein en une seule pièce en fonte ont tendance à se déformer selon une forme en capote de parapluie sous l'effet de la chaleur générée lors d'un freinage. Il est connu du document EP 0077137, de fabriquer un disque de frein en réalisant tout d'abord une partie annulaire externe en métal ferreux, puis en réalisant par coulage sur la partie annulaire externe, une partie interne en alliage léger destinée à assurer une liaison entre l'organe de freinage et la roue d'un véhicule automobile. Après le coulage de la partie interne il est nécessaire d'usiner celle-ci. C'est usinage est rendu complexe par la dimension de la pièce résultant de l'association entre la partie externe et la partie interne préalablement à l'usinage de la partie interne. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention et de proposer un procédé de fabrication d'un organe de freinage de véhicule automobile comportant des étapes de réalisation et d'assemblage simples. BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose selon 35 l'invention un procédé de fabrication d'un organe de freinage de véhicule automobile, comportant les étapes de : - réaliser un élément de freinage comportant une ouverture centrale, - réaliser séparément un bol comportant une portion de paroi en couronne ayant une surface externe de forme complémentaire de l'ouverture centrale de l'élément de freinage, cette portion de paroi ayant, à température ambiante, une dimension supérieure à l'ouverture centrale de l'élément de freinage, - Refroidir le bol pour qu'en fin de refroidissement, la portion de paroi en couronne ait une dimension permettant un engagement de la portion de paroi en couronne dans l'ouverture centrale de l'élément de freinage, - Engager le bol dans l'ouverture centrale de l'élément de freinage, et le maintenir en positon jusqu'à un verrouillage par dilatation du bol. Du fait de la réalisation séparée de l'élément de freinage et du bol, les opérations de réalisation de chacun de ces 20 éléments sont simplifiées et leur assemblage est aisé de sorte que le procédé de fabrication est globalement simplifié. Selon une version avantageuse de l'invention, le refroidissement du bol est assuré par un gaz liquéfié, en particulier de l'azote liquide. Il suffit alors de tremper le 25 bol dans un bain de gaz liquéfié immédiatement avant de l'engager dans l'ouverture centrale de l'élément de freinage. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le bol et l'ouverture centrale de l'élément de freinage ont des dimensions appropriées pour que lors du refroidissement, la 30 portion de paroi en couronne conserve une dimension supérieure à l'ouverture centrale de l'élément de freinage. Ainsi le bol est emmanché à force lors de son engagement dans l'ouverture centrale de l'élément de freinage de sorte que l'ensemble peut être immédiatement manipulé. 35 Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention, le procédé comporte les étapes de monter un premier élément de freinage sur le bol, puis de monter un second élément de freinage sur le bol en refroidissant ensemble le bol et le premier élément de freinage. On réalise ainsi un disque à double paroi permettant une ventilation. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif de mise en oeuvre comporte : une cuve apte à contenir du gaz liquéfié, ayant des dimensions appropriées pour recevoir le bol ; un plateau mobile disposé dans la cuve et associé à un piston pour supporter le bol entre une position basse dans laquelle le bol trempe dans le gaz liquéfié, et une position haute dans laquelle le bol est entièrement sorti du gaz liquéfié ; et des moyens pour supporter un élément de freinage en regard du plateau mobile. De préférence, dans le cas où le bol comporte une ouverture centrale, le plateau mobile comporte une surface supérieure en gradins ayant une partie centrale de même dimension que l'ouverture centrale du bol. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de description qui suit d'un mode de mise en oeuvre préféré non limitatif de l'invention, et de trois modes de réalisation de l'organe de freinage en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : -La figure 1 est une vue en perspective schématique, du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans la position initiale, en coupe selon un plan axial d'un premier mode de réalisation de l'élément de freinage, -la figure 2 est une vue analogue à celle de la 30 figure 1 dans la position finale, -la figure 3 est une vue en perspective schématique en coupe selon un plan axial d'un frein à tambour réalisé selon l'invention, -la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un 35 troisième mode de réalisation de l'organe de freinage selon l'invention, selon une vue plongeante, -la figure 5 est une vue en perspective schématique du troisième mode de réalisation de l'invention selon une vue montante, -la figure 6 est une vue du mode de réalisation des figures 4 et 5, en coupe par un plan axial. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, l'organe de freinage selon le premier mode de réalisation illustré est un frein à 10 disque plein comportant un élément de freinage en forme de disque 1 comprenant une ouverture centrale 2 délimitée par une collerette 3 réalisée en une seule pièce avec le disque 1. Du fait de la forme très simple du disque 1 et de la collerette associée, cet élément de l'organe de freinage peut être 15 réalisé selon différentes techniques qui sont mises en oeuvre dans de meilleures conditions que dans les procédés existants, en particulier : par fonderie (moins de volume coulé), par tronçonnage d'un tube creux avec des opérations de tournage (meilleure maîtrise sur l'usinage des faces de friction), par 20 laminage à rouleaux coniques (meilleures propriétés mécaniques de la matière). L'organe de freinage comporte en outre un bol 4 ayant un fond 5 percé de trous 6 servant à fixer le bol sur la roue d'un véhicule automobile, et une ouverture centrale 7. Le fond 25 5 est relié à une portion de paroi en couronne 8, ayant une surface externe de forme complémentaire de l'ouverture centrale 2 de l'élément de freinage 1. Cette portion de paroi a, à température ambiante, une dimension légèrement supérieure à l'ouverture centrale de l'élément de freinage 1, par exemple 30 de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. Le long du bord opposé au fond 5, la portion de paroi en couronne 8 est équipée d'un bourrelet 9 en saillie par rapport à la surface externe de la portion de paroi en couronne 8. Le bol 4 peut, lui aussi, être réalisé selon différentes 35 techniques. En particulier on peut le réaliser par forgeage en plusieurs étapes, ou par emboutissage à froid pour un bol peu profond. Les figures 1 et 2 illustrent également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce dispositif comporte une cuve 10 ayant des dimensions supérieures à celles du bol 4, convenablement reliée à une réserve de gaz liquéfié 11, par exemple de l'azote liquide, par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation 12. À sa partie supérieure, la cuve 10 porte des mâchoires 10 13, dont deux seulement ont été représentées sur la figure, montées mobiles radialement et manoeuvrées par des moteurs 14 reliés à une unité de commande 15. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte un plateau mobile 16 relié à un piston 17 par une tige 18 15 s'étendant coaxialement à l'ouverture 2 de l'élément de freinage 1. Le piston 17 est manoeuvré par un liquide hydraulique injecté au-dessus ou en dessous du piston 17 par une pompe 19 convenablement reliée à une réserve de fluide hydraulique 20 associée à un distributeur 21. 20 Dans le mode de réalisation préféré illustré le plateau mobile 16 comporte une surface supérieure en gradins ayant une partie centrale 22 de même dimension que l'ouverture centrale 7 du bol 4. Comme illustré par la figure 1 le bol 4 est ainsi centré sur le plateau mobile 16. Les mâchoires 13 sont 25 disposées autour d'un axe de symétrie coaxial avec le plateau mobile. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante : le bol 4 et l'élément de freinage 1 sont réalisés de façon séparée; le bol 4 est mis en place sur le plateau 30 mobile 16 alors que le piston 17 est en position basse comme illustré par la figure 1; l'élément de freinage 1 est placé entre les mâchoires 13 et les moteurs de commande 14 sont actionnés pour refermer les mâchoires sur l'élément de freinage 1 en réalisant un encastrement du bord de l'élément 35 de freinage; la cuve est remplie de gaz liquéfié jusqu'à un niveau assurant un recouvrement du bol de sorte que le bol trempe dans le gaz liquéfié; le piston 17 est ensuite actionné vers le haut comme illustré par la flèche en trait épais sur la figure 2 pour pousser le bol 4 dans l'ouverture 2 de l'élément de freinage 1 jusqu'à ce que le bourrelet 9 vienne en butée contre la face inférieure de l'élément de freinage 1. Le bol est alors entièrement sorti du gaz liquéfié. De préférence, l'ouverture centrale 2 de l'élément de freinage 1 et le bol 4 ont des dimensions appropriées pour que lors du refroidissement la portion de paroi en couronne 8 du bol 4 conserve une dimension très légèrement supérieure (un ou deux dixièmes de millimètre) à l'ouverture centrale de l'élément de freinage de façon que le bol et l'élément de freinage soient maintenus assemblés avant même que le bol soit revenu à la température ambiante. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'organe de freinage selon l'invention, dans lequel le bol 4 est associé à un élément de freinage 23 en forme de tambour. Les figures 4 à 6 illustrent un troisième mode de réalisation de l'organe de freinage selon l'invention dans lequel le bol 24 comporte cette fois une nervure 25 qui s'étend en saillie de la paroi latérale du bol à distance de chacune des extrémités de la paroi latérale. Des perçages radiaux 26 sont en outre réalisés dans la nervure 25. L'organe de freinage comporte par ailleurs un premier élément de freinage 27 ayant une structure analogue à l'organe de freinage 1 des figures 1 et 2. Toutefois, dans ce mode de réalisation, la partie annulaire de l'élément de freinage comporte des perçages 28 s'étendant selon une direction axiale de l'élément de freinage. L'organe de freinage comporte un second élément de freinage 29 se présentant sous forme d'une plaque annulaire de même dimension que la plaque annulaire de l'élément de freinage 27 mais équipée cette fois de plots 30 s'étendant selon une direction axiale de l'élément de freinage. Les plots 30 ont des extrémités engagées dans des cavités 31 de l'élément de freinage 27 en regard lors de l'assemblage de l'organe de freinage. L'élément de freinage 29 comporte en outre des perçages 32 qui s'étendent à travers la plaque annulaire, selon une direction axiale de l'élément de freinage. Pour l'assemblage de ce mode de réalisation on procède tout d'abord à l'emboîtement du bol 24 dans l'ouverture centrale du premier élément de freinage 27 en procédant comme décrit ci-dessus à propos des figures 1 et 2, jusqu'à ce que la nervure 25 vienne en butée contre l'élément de freinage 27. L'ensemble ainsi monté est retourné et est disposé dans un dispositif comportant une cuve appropriée pour recevoir le bol 24 et l'élément de freinage 27 assemblés afin de refroidir simultanément le bol et le premier élément de freinage 27 et assurer un emboîtement du bol 24 dans l'ouverture centrale du second élément de freinage 29, jusqu'à ce que la nervure 25 vienne en butée contre l'élément de freinage 29. En fin de montage, la nervure 25 s'étend donc en saillie de la surface externe de la portion de paroi en couronne, entre les deux éléments de freinage 27,29 Les parties annulaires des éléments de freinage 27 les 29 sont alors maintenues écartées l'une de l'autre par les plots 30 et la nervure 25 de sorte que les plots 30 définissent des conduits de ventilation 33 comme illustré par la figure 6. Lors de la rotation d'une roue portant ce disque de frein, l'air pénètre dans les conduits de ventilation 33 par les perçages radiaux 26, et s'échappe par les perçages 28 et 32. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustrés et est susceptible de variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention telle que 30 définie par les revendications. En particulier, bien que le procédé selon l'invention ait été décrit en prévoyant un refroidissement par du gaz liquéfié, on peut également mettre en oeuvre le procédé selon l'invention en prévoyant de soumettre le bol à des jets de 35 liquide ou de gaz à très basse température afin d'assurer la rétraction du bol. Dans le cas d'un organe de freinage à plusieurs éléments de freinage, on peut prévoir des éléments de freinage identiques l'un à l'autre, équipés d'éléments de structure venant en regard les uns des autres pour définir les conduits 5 de ventilation. Dans ce cas la nervure 25 du bol 24 sera disposée à mi-distance des extrémités de la paroi latérale du bol REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un organe de freinage de véhicule automobile, comportant l'étape de réaliser un élément de freinage (1 ;23 ;27,29) comportant une ouverture centrale (2), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : - Réaliser séparément un bol (4 ;24) comportant une portion de paroi (8) en couronne ayant une surface externe de forme complémentaire de l'ouverture centrale (2) de l'élément de freinage, cette portion de paroi ayant, à température ambiante, une dimension supérieure à l'ouverture centrale de l'élément de freinage, - Refroidir le bol (4 ;24) pour qu'en fin de refroidissement, la portion de paroi en couronne (8) ait une dimension permettant un engagement de la portion de paroi en couronne (8) dans l'ouverture centrale (2) de l'élément de freinage, - Engager le bol dans l'ouverture centrale de l'élément de freinage, et le maintenir en positon jusqu'à un verrouillage par dilatation du bol. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le refroidissement du bol (4) est assuré par un gaz liquéfié, en particulier de l'azote liquide. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bol (4) et l'ouverture centrale (2) de l'élément de freinage ont des dimensions appropriées pour que lors du refroidissement, la portion de paroi en couronne (8) conserve une dimension supérieure à l'ouverture centrale (2) de l'élément de freinage. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de monter un premier élémentde freinage (27) sur le bol (24) , puis de monter un second élément de freinage (29) sur le bol, en refroidissant ensemble le bol et le premier élément de freinage. 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte : une cuve (10) apte à contenir du gaz liquéfié, ayant des dimensions appropriées pour recevoir le bol(4) ; un plateau mobile (16) disposé dans la cuve et associé à un piston (17) pour supporter le bol entre une position basse dans laquelle le bol trempe dans le gaz liquéfié, et une position haute dans laquelle le bol est entièrement sorti du gaz liquéfié ; et des moyens (13) pour supporter un élément de freinage en regard du plateau mobile. 6. Dispositif selon la revendication 5 en relation avec un bol (4) comportant une ouverture centrale (6), caractérisé en ce que le plateau mobile (16) comporte une surface supérieure en gradins ayant une partie centrale (22) de même dimension que l'ouverture centrale du bol. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour supporter un élément de freinage en regard du plateau mobile comprennent des mâchoires (13) disposées autour d'un axe de symétrie coaxial avec le plateau mobile. 8. Organe de freinage de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un bol (4) comportant un fond (5) relié à une portion de paroi en couronne (8) sur laquelle est emmanché un élément de freinage (1) disposé coaxialement au bol. 9. Organe de freinage de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la portion de paroi en couronne (8) est équipée d'un bourrelet (9) en saillie par rapport à une surface externe de la portion de paroi en couronne (8). 10. Organe de freinage de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de freinage (27,29) montés sur un même bol (24) et ayant des éléments de structure (30,31) en regard définissant des conduits de ventilation (33). 11. Organe de freinage de véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bol (24) comporte une nervure (25) qui s'étend en saillie d'une surface externe de la portion de paroi en couronne, entre les deux éléments de freinage (27,29).