Brevet FR2989138A1 — publié le 20131011

TAMBOUR DE FREIN ET DISPOSITIF DE FREINAGE D'UNE ROUE D'UN VEHICULE ASSOCIE [1] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne un tambour de frein ainsi que le dispositif de freinage d'une roue d'un véhicule associé. [3] L'invention trouve des applications particulièrement avantageuses dans le domaine des véhicules automobiles mais pourrait être appliquée pour tous les véhicules munis d'un dispositif de frein à tambour tels que les motocycles. [04] ETAT DE LA TECHNIQUE [5] On connait des dispositifs de freinage, appelés couramment système de freinage à tambour, permettant de freiner une roue d'un véhicule à l'aide d'une poussée d'au moins une mâchoire de freinage contre un tambour de frein fixé sur un moyeu de roulement de la roue. Généralement, le freinage de la roue est effectué par la poussée de deux mâchoires de freinage contre une paroi interne d'un montant annulaire du tambour de frein. Les mâchoires de frein sont disposées dans un plateau de frein et mises en mouvement par au moins moyen d'actionnement, par exemple un vérin hydraulique. Le frottement des mâchoires de freins contre la paroi interne du montant annulaire transforme l'énergie mécanique de rotation du tambour en une énergie calorifique et freine la roue du véhicule. [6] La Figure 1 montre un exemple de dispositif de freinage 10' d'une roue 11 (partiellement représentée) d'un véhicule munie d'une jante centrale 12. Le dispositif de freinage 10' comporte un tambour 15' fixé entre un moyeu de roulement 16 et la jante 12, le moyeu de roulement 16 étant mobile en rotation autour d'une fusée 18 et étant bloqué en translation entre un support 19 relié à une première extrémité 181 de la fusée 18 et un écrou de roulement 20 relié à une deuxième extrémité 182 de la fusée 18 opposée à la première extrémité 181. Le tambour 15' est muni d'un flasque circulaire 30' aux bords duquel s'étend un montant annulaire 31' comprenant une paroi interne 34 et une paroi externe 33 opposée à la paroi interne 34. Un plateau de frein 22 est fixé au support 19 et s'étend à l'intérieur du tambour de frein 15'. Deux mâchoires de frein 23 du plateau de frein 22 peuvent être actionnées entre une position de repos pour laquelle les mâchoires de frein 23 ne sont pas en contact avec la paroi interne 34 du tambour de frein 15' et une position de freinage pour laquelle les mâchoires de frein 23 sont plaquées avec la paroi interne 34 du tambour de frein 15'. [7] Le dispositif de freinage 10' comporte également un bouchon 24 destiné à être fixé sur le moyeu de roulement 16 pour recouvrir la deuxième extrémité 182 de la fusée 18 ainsi que l'écrou de roulement 20. Par ailleurs, le tambour de frein 15' est relié avec le moyeu de roulement 16 par l'intermédiaire de vis de maintient 17. [8] Le tambour de frein 15' est classiquement réalisé dans une pièce en fonte d'une épaisseur variable suivant la capacité thermique demandée. Le tambour de frein 15' doit aussi supporter les contraintes de freinage des mâchoires de frein 23 contre la paroi interne 34 du tambour de frein 15'. Par exemple, un tambour de frein 15' peut être dimensionné pour évacué 1400 Joules par degrés de température. [9] Cependant, un tel tambour de frein 15' est lourd, environ 4 Kg, ce qui nuit à la consommation et aux performances du véhicule. [010] OBJET DE L'INVENTION [11] L'invention propose donc une réduction de la masse du tambour de frein d'un dispositif de freinage en décomposant la structure du tambour de frein. [12] Selon un premier aspect, l'invention concerne donc un tambour de frein comportant un flasque circulaire et un montant annulaire s'étendant axialement depuis un bord externe du flasque circulaire, caractérisé en ce que le montant annulaire comporte une paroi annulaire interne destinée à recevoir les efforts de freinage appliqués par des mâchoires de freinage, une paroi annulaire externe reliée au flasque circulaire et un dissipateur thermique annulaire positionné entre la paroi interne et la paroi externe. [013] L'invention permet ainsi de réaliser le tambour de frein en deux parties distinctes destinées à répondre à des contraintes différentes. La paroi annulaire interne surmoulée avec le dissipateur thermique assurent les exigences de freinage alors que le flasque circulaire doit simplement garantir la tenue mécanique du tambour de frein avec la roue d'un véhicule. Ainsi, l'invention permet de réaliser la paroi annulaire interne dans un matériau résistant aux contraintes de frottement des mâchoires de freinage, tel que l'acier, et de réaliser le dissipateur thermique dans un matériau plus léger et plus efficace pour la dissipation thermique, tel que l'aluminium. [014] Selon une réalisation, la paroi interne comportant une première extrémité proche du flasque circulaire et une deuxième extrémité opposée au flasque circulaire, le montant annulaire comporte également une collerette, s'étendant radialement par rapport au flasque circulaire, reliant la deuxième extrémité de la paroi interne à une extrémité de la paroi externe. Cette réalisation permet de maintenir le dissipateur thermique. [15] Selon une réalisation, la paroi externe comporte un anneau externe venant de matière avec le flasque circulaire et un anneau de recouvrement venant de matière avec la collerette, l'anneau externe et l'anneau de recouvrement étant reliés par une de leurs extrémités. Préférentiellement, la liaison entre les deux anneaux est réalisée par une soudure. [16] Selon une réalisation, la paroi annulaire interne, la collerette et l'anneau de recouvrement sont réalisés à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur comprise entre 1.5 et 3 mm. En variante, l'acier peut être de l'acier 25 inoxydable. [17] Selon une réalisation, le flasque circulaire et la paroi externe sont réalisés à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur comprise entre 1 et 2 mm. En variante, l'acier peut être de l'acier inoxydable. [18] Selon une réalisation, le flasque circulaire comporte sur sa 30 périphérie une zone de déformation radiale formée par au moins une bosse annulaire et au moins un creux annulaire. Cette réalisation permet d'améliorer la souplesse radiale du tambour de frein et d'améliorer la prestation de freinage car les garnitures des mâchoires de freinage épousent mieux la forme de l'anneau interne du tambour de frein. [19] Selon une réalisation, le flasque circulaire comporte en son centre une portion emboutie s'étendant axialement dans la direction opposée au montant annulaire. Cette réalisation permet de supprimer le bouchon des dispositifs de freinage classiques et ainsi de réduire la complexité de fabrication et de montage d'un dispositif de freinage de l'invention. [20] Selon une réalisation, le flasque circulaire comporte au moins un ergot de centrage s'étendant axialement dans la direction du montant annulaire, l'ergot de centrage étant apte à coopérer avec un alésage d'un moyeu de roulement. Cette réalisation permet de supprimer la vis de maintien entre le tambour de frein et le moyeu de roulement d'un dispositif de freinage classique réduisant ainsi la complexité de fabrication et de montage d'un dispositif de freinage de l'invention. [021] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif de freinage d'une roue d'un véhicule munie d'une jante centrale, ledit dispositif comportant : un support relié à une carrosserie du véhicule, une fusée dont une première extrémité est fixée au support, un moyeu de roulement mobile en rotation autour de la fusée, un écrou de roulement visé sur une deuxième extrémité de la fusée opposée à la première extrémité, un tambour de frein fixé entre le moyeu de roulement et la jante, et un plateau de frein fixé au support comportant des mâchoires de freinage disposées à l'intérieur du tambour de frein aptes à être plaquées contre une paroi interne d'un rebord annulaire du tambour de frein pour effectuer un freinage de la roue, caractérisé en ce que le dispositif de freinage comporte un tambour de frein selon l'invention. [22] Selon une réalisation, la jante comportant un rebord annulaire radial ayant un rayon interne, la portion emboutie du flasque circulaire possède un rayon externe sensiblement égal au rayon interne du rebord annulaire radial de la jante. Cette réalisation permet de centrer la jante par rapport au tambour et au moyeu de roulement. [23] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 2 98913 8 5 [024] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : 5 [025] Figure 1 : une vue en perspective éclatée d'un dispositif de freinage de l'état de la technique ; [26] Figure 2: une vue en perspective éclatée d'un dispositif de freinage selon l'invention ; [27] Figure 3 : une vue en coupe du tambour de frein de la Figure 2 ; et 10 [028] Figure 4 : une vue en coupe du montant annulaire du tambour de frein de la Figure 2. [29] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. [30] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE 15 L'INVENTION [31] La Figure 2 montre un dispositif de freinage 10 d'une roue 11 (partiellement représentée) d'un véhicule munie d'une jante centrale 12. Le dispositif de freinage 10 comporte un tambour de frein 15 fixé entre un moyeu de roulement 16 et la jante 12, le moyeu de roulement 16 étant 20 mobile en rotation autour d'une fusée 18 et étant bloqué en translation entre un support 19 relié à une première extrémité 181 de la fusée 18 et un écrou de roulement 20 relié à une deuxième extrémité 182 de la fusée 18 opposée à la première extrémité 181. [32] Un plateau de frein 22 est fixé au support 19 et s'étend à l'intérieur 25 du tambour de frein 15. Deux mâchoires de frein 23 du plateau de frein 22 peuvent être actionnées entre une position de repos pour laquelle les mâchoires de frein 23 ne sont pas en contact avec la paroi interne 34 du tambour de frein 15 et une position de freinage pour laquelle les mâchoires de frein 23 sont plaquées avec la paroi interne 34 du tambour de frein 15. 2 98913 8 6 [33] La Figure 3 montre que le tambour de frein 15 comporte un flasque circulaire 30 au bord duquel s'étend un montant annulaire 31. Le flasque circulaire 30 est destiné à permettre l'appui d'une jante 12 d'une roue 11 d'un véhicule. A cet effet, le flasque circulaire 30 est muni d'une portion emboutie 5 40 de rayon externe Ra. La portion emboutie 40 permet le positionnement de la jante 12 et protège étanchement le roulement du moyeu de roulement 16. La portion emboutie 40 réalise ainsi la fonction du bouchon des dispositifs classiques. Afin de réduire la masse du tambour de frein 15, le flasque circulaire 30 est réalisé avec une feuille d'acier d'une épaisseur comprise 10 entre 1 et 2mm, préférentiellement la feuille d'acier est de 1.5mm pour une masse d'environ 360g. [34] Le flasque circulaire 30 comporte des alésages 70 destinés à venir en regard des alésages du moyeu de roulement 16. Les écrous de fixation de la roue 11 traversent la jante 12, les alésages 70 du flasque circulaire 30 15 afin d'être vissés dans les alésages du moyeu de roulement 16. Le moyeu de roulement 16 doit donc être correctement positionné par rapport au tambour de frein 15. A cet effet, le flasque circulaire 30 peut comporter des ergots de centrage s'étendant axialement dans la direction du montant annulaire 31 destinés à coopérer avec des alésages du moyeu de roulement 16. Le 20 positionnement du tambour de frein 15 par rapport au moyeu de roulement 16 peut être assuré lors de la mise en place du tambour de frein 15 par un serrage radial à jeu nul. [35] Le freinage du tambour de frein 15 est réalisé par un serrage des mâchoires de freinage 23 sur une paroi interne 34 du montant annulaire 31, 25 plus précisément sur un anneau interne 41 du montant annulaire 31. [36] Afin d'améliorer l'adhérence du freinage des mâchoires de frein 23 sur l'anneau interne 41, le flasque circulaire 30 comporte une zone annulaire de déformation radiale 60. La zone de déformation radiale 60 présente une forme en accordéon réalisée par une variation du profil du flasque circulaire 30 30 formant ainsi une bosse 61 suivie d'un creux 61 et d'une bosse 62. Cette zone de déformation radiale 60 permet de modifier le rayon du flasque circulaire 30 afin d'améliorer la souplesse radiale du tambour de frein 15 et d'améliorer la prestation de freinage car les garnitures des mâchoires de freinage 23 épousent mieux la forme de l'anneau interne 41 du tambour de frein 15. [37] La Figure 4 montre le détail de la structure du montant annulaire 31. Le montant annulaire 31 comporte un anneau interne 41 formant la paroi interne 34 sur lequel un dissipateur thermique 43 est surmoulé. La paroi externe 33 du montant annulaire est formée par un anneau externe 43 venant de matière avec le flasque circulaire 30 et un anneau de recouvrement 45 venant de matière avec l'anneau interne 41 par l'intermédiaire d'une collerette 47. L'anneau interne 41, la collerette 47 et l'anneau de recouvrement 45 sont réalisés par emboutissage ou pliage d'une feuille d'acier dont l'épaisseur permet de répondre aux contraintes de frottement des mâchoires de freinage 23, par exemple une épaisseur de 2 mm pour une masse d'environ 790g. [38] L'anneau de recouvrement 45 est disposé dans le prolongement de l'anneau externe 43 et ces anneaux 43, 45 sont fixés entre eux. A cet effet, une extrémité 451 de l'anneau de recouvrement 45 opposée à la collerette 47 comporte un rebord 50 s'étendant vers l'extérieur du montant annulaire 31 plaqué contre un rebord 51 venant de matière à une extrémité 431 de l'anneau externe 43. Le rebord 51 étant plus étendu vers l'extérieur du montant annulaire 31 que le rebord 50, un cordon de soudure est déposé sur le rebord 51 afin de solidariser le rebord 51 et une extrémité du rebord 50. [39] Le montant annulaire 31 forme ainsi un « U », l'anneau externe 43 et l'anneau de recouvrement 45 formant une branche et l'anneau interne 41 formant l'autre branche reliées par la collerette 47. Le dissipateur thermique 42 est surmoulé dans la forme de « U » du montant annulaire 31, par exemple le dissipateur thermique 42 peut être réalisé par de l'aluminium fondu dans la forme de « U ». L'aluminium présente une meilleur dissipation thermique que l'acier puisque l'aluminium peut dissiper environ 950J/kg/°C alors que l'acier peut dissiper environ 470J/kg/°C. Le poids de la couche d'aluminium du dissipateur thermique 42 peut ainsi être dimensionné pour répondre aux contraintes de dissipation thermique des efforts de freinage, par exemple le dissipateur thermique peut être réalisé par 0.915kg d'aluminium. L'anneau interne 41 réalisé à partir d'une feuille d'acier de 1.5mm, l'anneau externe 43 réalisé à partir d'une feuille d'acier de 2mm et le dissipateur thermique réalisé par 0.915kg d'aluminium permettent d'obtenir une dissipation thermique de 1400J/°C. La dissipation thermique du tambour de frein 15 de l'invention est ainsi équivalente à la dissipation des tambours de frein classiques réalisés en fonte. [040] L'invention permet ainsi de réduire la masse d'un dispositif de freinage 10 d'environ 36% en garantissant l'étanchéité du roulement assurée par la portion emboutie 40. L'invention améliore également le centrage et le positionnement angulaire du tambour de frein 15 par rapport au moyeu de roulement 16. REVENDICATIONS1. Tambour de frein (15, 15') comportant : - un flasque circulaire (30, 30') et - un montant annulaire (31, 31') s'étendant axialement depuis un bord externe du flasque circulaire (30, 30'), caractérisé en ce que le montant annulaire (31, 31') comporte : - une paroi annulaire interne (34) destinée à recevoir les efforts de freinage appliqués par des mâchoires de freinage (23), - une paroi annulaire externe (33) reliée au flasque circulaire (30, 30') et - un dissipateur thermique (42) annulaire positionné entre la paroi interne (34) et la paroi externe (33). 2. Tambour de frein (15, 15') selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la paroi interne (34) comportant une première extrémité proche du flasque circulaire (30, 30') et une deuxième extrémité opposée au flasque circulaire (30, 30'), le montant annulaire (31, 31') comporte également une collerette (47), s'étendant radialement par rapport au flasque circulaire, reliant la deuxième extrémité (412) de la paroi interne (34) à une extrémité de la paroi externe (33). 3. Tambour de frein (15, 15') selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi externe (33) comporte un anneau externe (43) venant de matière avec le flasque circulaire (30, 30') et un anneau de recouvrement (45) venant de matière avec la collerette (47), l'anneau externe (43) et l'anneau de recouvrement (45) étant reliés par une de leurs extrémités. 4. Tambour de frein (15, 15') selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi interne (34), la collerette (47) et l'anneau de recouvrement (45) sont réalisés à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur comprise entre 1.5 et 3 mm. 5. Tambour de frein (15, 15') selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le flasque circulaire (30, 30') et la paroi externe (33)sont réalisés à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur comprise entre 1 et 2 mm. 6. Tambour de frein (15, 15') selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le flasque circulaire (30, 30') comporte sur sa périphérie une zone de déformation radiale (60) formée par au moins une bosse annulaire (61, 63) et au moins un creux annulaire (62). 7. Tambour de frein (15, 15') selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le flasque circulaire (30, 30') comporte en son centre une portion emboutie (40) s'étendant axialement dans la direction opposée au montant annulaire (31, 31'). 8. Tambour de frein (15, 15') selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le flasque circulaire (30, 30') comporte au moins un ergot de centrage s'étendant axialement dans la direction du montant annulaire (31, 31'), l'ergot de centrage étant apte à coopérer avec un alésage d'un moyeu de roulement (16). 9. Dispositif de freinage (10) d'une roue (11) d'un véhicule munie d'une jante centrale (12), ledit dispositif comportant : - un support (19) relié à une carrosserie du véhicule, - une fusée (18) dont une première extrémité (181) est fixée au support (19), - un moyeu de roulement (16) mobile en rotation autour de la fusée (18), - un écrou de roulement (20) visé sur une deuxième extrémité (182) de la fusée (18) opposée à la première extrémité (181), - un tambour de frein (15, 15') fixé entre le moyeu de roulement (16) et la jante (12), et - un plateau de frein (22) fixé au support (19) comportant des mâchoires de freinage (23) disposées à l'intérieur du tambour de frein (15, 15') aptes à être plaquées contre une paroi interne (34) d'un rebord annulaire (31, 31') du tambour de frein (15, 15') pour effectuer un freinage de la roue (11),caractérisé en ce que le dispositif de freinage (10) comporte un tambour de frein (15, 15') selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, la jante (12) comportant un rebord annulaire radial ayant un rayon interne, la portion emboutie (40) du flasque circulaire (30, 30') possède un rayon externe (Ra) sensiblement égal au rayon interne du rebord annulaire radial de la jante (12).10