Brevet FR3001015A1 — publié le 20140718

DISQUE DE FREIN COMPORTANT UNE COURONNE SURMOULEE SUR LE MOYEU EN TOLE La présente invention concerne un disque de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de ce type de disque de frein. Les véhicules automobiles comportent généralement un système de freinage comprenant une pédale de frein agissant sur un maître cylindre, pour transmettre par des circuits hydrauliques une pression du fluide vers des freins qui agissent sur chaque roue du véhicule. Il est connu notamment d'utiliser un disque disposant d'un moyeu tournant avec la roue, comprenant une couronne comportant deux faces annulaires de frottement. Les faces de frottement reçoivent la pression opposée de deux garnitures de frein, commandées par un étrier comportant des pistons actionnés par la pression hydraulique. La couronne est généralement réalisée en fonte, qui est un matériau convenant bien grâce à un coefficient de frottement adapté et à une bonne conductivité thermique. De plus, certains types de disques comportent des canaux radiaux intérieurs disposés entre deux parties comprenant chacune une face de frottement, qui permettent une circulation d'air interne radialement vers l'extérieur lors de la rotation de ces disques afin d'améliorer les échanges thermiques avec l'air ambiant. Pour réduire la masse du frein, un type de disque connu, présenté notamment par le document DE-A1-19843399, comporte une couronne en fonte reliée à un moyeu formé dans un matériau léger, comme de l'aluminium. Pour compenser les différences de dilatation de ces deux éléments, le moyeu comporte des bras axiaux qui le relient à la couronne afin de permettre des dilatations thermiques sans générer de contraintes mécaniques élevées. Toutefois ce type de moyeu comprenant des usinages n'est pas simple à réaliser, et comporte un coût relativement important. En particulier la liaison avec la couronne comprenant des canaux radiaux intérieurs de refroidissement, est complexe. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un disque de frein comportant une couronne réalisée en fonte, qui dispose de deux faces de frottement comprenant entre elles des canaux intérieurs de refroidissement, et une moyeu fixé à cette couronne, caractérisé en ce que le moyeu comporte une tôle emboutie comprenant sur son pourtour extérieur deux rangées décalées axialement de bras qui sont surmoulés dans la couronne de frottement, une rangée étant surmoulée axialement d'un côté des canaux de refroidissement, l'autre rangée étant surmoulée de l'autre côté. Un avantage du disque de frein selon l'invention, est que l'on peut à partir d'un moyeu en tôle emboutie d'un coût réduit, comportant une forte résistance avec une épaisseur réduite et une faible masse, réaliser une liaison avec la couronne disposant d'une tenue mécanique élevée grâce aux deux rangées de bras décalés axialement, qui constituent un support équilibré des deux faces de frottement subissant des contraintes mécaniques et thermiques importantes. Le disque de frein selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la disposition des bras comporte alternativement un bras faisant partie d'une rangée décalée d'un côté, puis un bras faisant partie de la rangée décalée de l'autre côté. Avantageusement, la couronne comporte une symétrie par rapport à un plan médian transversal, comprenant dans son épaisseur deux parties pleines extérieures recevant les rangées de bras, et une partie centrale de liaison disposant des canaux de refroidissement. Avantageusement, chaque bras comporte un décalage axial. En particulier, les bras peuvent être formés par le découpage et le pliage de la tôle, chaque bras comprenant après un premier pli la partie sensiblement axiale, puis après un deuxième pli une partie radiale tournée vers l'extérieur dont l'extrémité est moulée dans la couronne. Chaque rangée de bras peut comporter environ dix-huit bras. Avantageusement, la tôle du moyeu comporte une épaisseur d'environ 2.5mm. Selon un mode de réalisation, la tôle du moyeu comporte un alésage comprenant un rebord tourné axialement vers un côté, qui permet de centrer la jante d'une roue d'un véhicule. Selon un autre mode de réalisation, le moyeu comporte en son centre un bossage fermé. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de disques de frein comportant 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 perspective de la face avant d'un disque de frein selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de la face arrière de ce disque de frein ; - les figures 3 et 4 sont des vues de détail de la liaison entre le moyeu et la couronne ; - la figure 5 est une vue en demi-coupe axiale de ce disque de frein comportant une première variante ; et - la figure 6 est une vue en demi-coupe axiale de ce disque de frein comportant une deuxième variante. Les figures 1 à 4 présentent un disque de frein 1 comportant un moyeu 2 centré autour d'un axe, supportant une couronne en fonte 4 qui a été surmoulée sur des bras extérieurs 12, 14 de ce moyeu. Le moyeu 2 comporte une partie plane transversale comprenant une première série de perçages 8 permettant de fixer le disque de frein 1 sur un moyeu du véhicule supportant une roue, et une deuxième série de perçage 6 recevant des vis de fixation de cette roue. Ces perçages 6, 8 peuvent être réalisés par usinage, ou par poinçonnage lors de l'emboutissage de la tôle. La partie plane du moyeu 2 comporte un alésage se trouvant au centre 10 des perçages 6, 8, comprenant un rebord 10 tourné axialement du côté extérieur du véhicule, qui permet de centrer la jante de la roue. Le rebord 10 est formé par un emboutissage de la tôle du moyeu 2. La partie plane du moyeu 2 comporte sur son contour extérieur deux rangées de bras 12, 14, chaque rangée décalée axialement par rapport à 15 l'autre, comprenant dix-huit bras dans cet exemple. Les bras 12, 14 sont formés par le découpage et le pliage de la tôle, chaque bras comprenant après un premier pli une partie sensiblement axiale tournée vers le côté intérieur du véhicule, puis après un deuxième pli une partie tournée radialement vers l'extérieur, pour réaliser le décalage axial de ces bras. 20 Les bras 12, 14 sont régulièrement espacés sur le pourtour du moyeu 2, avec alternativement un bras 12 faisant partie de la rangée décalée vers l'extérieur, puis un bras 14 faisant partie de la rangée décalée vers l'intérieur, afin de disposer les parties radiales de ces bras en quinconce. La couronne 4 est symétrique par rapport à un plan médian transversal, 25 elle comporte axialement dans son épaisseur deux parties pleines extérieures 22 comprenant chacune une face de frottement, et une partie centrale de liaison 24 comprenant une succession de canaux radiaux 20. Chaque partie pleine extérieure 22 représente environ un tiers de l'épaisseur totale de la couronne 4. 30 Lors du moulage de la couronne 4, le moyeu 2 formant un insert est placé dans le moule de manière à ce que chaque rangée de bras 12, 14 se trouve centrée dans l'épaisseur d'une des parties pleines extérieures 22 de cette couronne, pour assurer une liaison par adhésion de la fonte qui entoure la tôle des bras. La partie des bras 12, 14 insérée dans la couronne 4, représente environ un quart de la hauteur radiale de cette couronne. Après le surmoulage de la couronne 4 sur les bras 12, 14 du moyeu 2, on réalise des usinages de finition sur le disque de frein 1, afin d'assurer notamment la géométrie des faces de frottement par rapport à ce moyeu. On réalise une fixation de la couronne 4 sur le moyeu 2 régulièrement disposée sur le pourtour de ce moyeu, qui permet d'obtenir une répartition 10 homogène des efforts dus au couple de freinage, grâce au grand nombre de bras 12, 14 assurant cette liaison. Les bras 12, 14 étant coudés pour comporter une partie axiale qui peut subir facilement des déformations radiales, permettent d'accepter des dilatations thermiques différentes entre la couronne 4 et le moyeu 2. De plus 15 la symétrie complète par rapport au plan médian transversal, de la couronne 4 et de ses moyens de fixation constitués par les extrémités des bras 12, 14 insérés dedans, évite une déformation conique des faces planes de frottement lors d'un échauffement important du disque de frein dû à des freinages prononcés. 20 On peut utiliser notamment pour le moyeu 2 une tôle comportant une épaisseur d'environ 2.5mm suffisante pour supporter les contraintes, alors qu'un moyeu réalisé en fonte d'une seule pièce avec la couronne, comporte généralement une épaisseur d'environ 7mm. On obtient ainsi un disque de frein 1 comprenant une masse réduite d'environ 20%, qui comporte une 25 capacité calorifique similaire pour absorber la puissance thermique dégagée par les freinages. De plus le maintien de la planéité des faces de frottement permet de réduire ou d'éviter des couples de freinage résiduels, qui proviennent notamment de déformations coniques des faces de frottement sur lesquelles 30 les garnitures de freins peuvent continuer à frotter après un relâchement de la pédale de frein. On améliore ainsi la consommation du véhicule par son allégement, et par la réduction des traînées de frottement. La figure 5 présente en variante un moyeu 2 de disque de frein 1 ne comportant pas le rebord central tourné axialement vers l'extérieur, prévu initialement pour centrer la jante de la roue, cette roue étant centrée par d'autres moyens, comme ses vis de fixation par exemple. Dans ce cas, la partie plane centrale du moyeu 2 est emboutie pour conserver une face entièrement plane. La figure 6 présente en variante un moyeu 2 de disque de frein 1, comprenant en son centre un bossage cylindrique 30 tourné vers le côté extérieur, qui est fermé par une paroi extérieure transversale. Le bossage 30 formé par emboutissage de la tôle de ce moyeu, permet de recouvrir et de fermer un logement central comprenant les roulements de la roue pour les protéger. On obtient ainsi de manière économique un couvercle permettant de fermer le logement central, sans rajouter un bouchon d'étanchéité qui est généralement utilisé pour fermer cet espace dans le cas d'un moyeu réalisé en fonte, le moulage de la fonte permettant difficilement d'obtenir directement ce type de forme dans la même matière.20 REVENDICATIONS1 - Disque de frein comportant une couronne (4) réalisée en fonte, qui dispose de deux faces de frottement comprenant entre elles des canaux intérieurs de refroidissement (20), et une moyeu (2) fixé à cette couronne, caractérisé en ce que le moyeu (2) comporte une tôle emboutie comprenant sur son pourtour extérieur deux rangées décalées axialement de bras (12, 14) qui sont surmoulés dans la couronne de frottement, une rangée étant surmoulée axialement d'un côté des canaux de refroidissement (20), l'autre rangée étant surmoulée de l'autre côté. 2 - Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la disposition des bras comporte alternativement un bras (12) faisant partie d'une rangée décalée d'un côté, puis un bras (14) faisant partie de la rangée décalée de l'autre côté. 3 - Disque de frein selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne (4) comporte une symétrie par rapport à un plan médian transversal, comprenant dans son épaisseur deux parties pleines extérieures (22) recevant les rangées de bras (12, 14), et une partie centrale de liaison (24) disposant des canaux de refroidissement (20). 4 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque bras (12, 14) comporte un décalage axial. 5 - Disque de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bras (12, 14) sont formés par le découpage et le pliage de la tôle, chaque bras comprenant après un premier pli une partie sensiblement axiale, puis après un deuxième pli une partie radiale tournée vers l'extérieur dont l'extrémité est moulée dans la couronne (4). 6 - Disque de selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rangée de bras (12, 14) comporte environ dix- huit bras. 7 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tôle du moyeu (2) comporte une épaisseur d'environ 2.5mm. 8 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tôle du moyeu (2) comporte un alésage comprenant un rebord (10) tourné axialement vers un côté, qui permet de centrer la jante d'une roue d'un véhicule. 9 - Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu (2) comporte en son centre un bossage fermé (30). 10 - Véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de disques de frein, caractérisé en ce que ces disques sont réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes.