Brevet FR2999672A1 — publié le 20140620

TAMBOUR DE FREIN COMPORTANT UNE COURONNE THERMIQUE REALISEE PAR EXTRUSION D'UN ALLIAGE ALUMINIUM La présente invention concerne un tambour de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel tambour, et un véhicule automobile équipé de ce type de tambour 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. Un type de frein connu comporte un tambour fixé à un moyeu tournant avec la roue, comprenant une surface cylindrique intérieure recevant la pression de deux segments de freins qui s'écartent l'un de l'autre sous l'effet d'un vérin hydraulique de commande. Pour réduire la masse du tambour tout en améliorant sa capacité d'absorption d'énergie thermique, un type de tambour connu, présenté notamment par le document FR-A1-2966537, comporte une tôle comprenant une forme cylindrique dont la face intérieure constitue la piste de freinage, la face extérieure comportant un anneau qui est d'abord fixé sur ce cylindre, avant de recevoir ensuite par surmoulage une masse thermique en alliage d'aluminium, afin de réaliser un bon accrochage de cette masse. Un problème qui se pose avec ce type de tambour de frein est que les formes de la surface extérieure d'échange avec l'air ambiant, réalisables par le moulage de l'alliage d'aluminium, sont limitées par ce procédé de fonderie. En particulier, on ne peut pas réaliser par ce procédé des ailettes fines et resserrées, comportant une hauteur importante, ce qui limite la surface d'échange et donc les possibilités de refroidissement. De plus, le surmoulage de la masse thermique peut comporter une lame d'air au niveau de la liaison avec le support, formant une résistance thermique qui pénalise l'évacuation des calories de la piste de freinage. Cette résistance thermique oblige à surdimensionner la piste de freinage, et à ajouter de la matière sur le tambour qui augmente le poids. En pratique les essais montrent qu'avec ce procédé de fabrication, on obtient un tambour de frein qui en cas de freinage important et répétitif, par exemple lors d'une descente de montagne comportant une dénivellation importante, continuera à monter en température avec le nombre de freinage, sans atteindre une asymptote pour des températures limites admissibles pour ce type de frein. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un tambour de frein disposant d'une tôle emboutie comprenant une partie circulaire de forme cylindrique comportant à l'intérieur une piste de freinage, et une partie formant un moyeu centré sur un axe, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne thermique entourant la partie cylindrique, comprenant une masse thermique circulaire réalisée par extrusion d'un alliage aluminium suivant l'axe de centrage. Un avantage du tambour de frein selon l'invention est que l'on peut obtenir facilement et de manière économique par le procédé d'extrusion des formes complexes, comprenant de nombreuses ailettes sur la périphérie, qui favorisent les échanges thermiques avec l'air ambiant. Le tambour de frein selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la couronne thermique comprend un anneau de serrage en acier qui serre la partie cylindrique pour se maintenir dessus, sur lequel est fixée la masse thermique. Avantageusement, l'anneau de serrage comporte une bande circulaire en acier mise à plat sur le cylindre, sur laquelle est fixée par emmanchement la masse thermique. En particulier, la bande de l'anneau de serrage peut comporter un rebord circulaire tourné radialement vers l'extérieur. Avantageusement, la masse thermique circulaire comporte des ailettes radialement extérieures, formées par le procédé d'extrusion. Selon un mode de réalisation, la masse thermique circulaire comporte sur la face transversale opposée au moyeu, une rainure circulaire prévue pour recevoir un bossage complémentaire d'un plateau du frein. Avantageusement, la partie cylindrique de la tôle emboutie, est reliée au moyeu par un raccordement comprenant un grand rayon qui est sensiblement constant sur le contour de ce tambour. Le moyeu de la tôle emboutie peut comporter un bossage central, qui permet de couvrir l'extrémité de l'axe du moyeu supportant ce tambour. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un tambour de frein comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte les étapes suivantes, une tôle est emboutie pour former la partie circulaire de forme cylindrique et le moyeu, l'anneau de serrage est réalisé dans une tôle en acier, en parallèle, la masse thermique circulaire est réalisée par l'extrusion d'un profilé qui est usiné pour lui donner sa largeur, ensuite cette masse thermique est emmanchée sur l'anneau pour former la couronne thermique, puis cette couronne thermique est emmanchée sur la partie cylindrique, et enfin des usinages complémentaires sont réalisés. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de tambours de frein, qui comportent 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 partielle en coupe axiale d'un tambour de frein selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de la face avant de ce tambour de frein ; - la figure 3 est une vue de la tôle emboutie de ce tambour de frein ; - la figure 4 est une vue de l'anneau de serrage de ce tambour de frein - la figure 5 est une vue de détail de la masse thermique circulaire ; et - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un tambour de frein suivant une variante. Les figures 1 à 4 présentent un tambour de frein 1 comportant une tôle emboutie 2 comprenant une partie cylindrique 4 centrée sur un axe de rotation, disposant d'une surface intérieure formant une piste de frottement pour des patins de freins qui viennent presser dessus La partie cylindrique 4 est reliée par un raccordement comprenant un grand rayon 6 sensiblement constant sur le contour du tambour, à une partie sensiblement plate 8 formant un moyeu transversal, qui comporte un perçage central 12, et des perçages décalés 10 recevant des vis permettant de fixer une roue du véhicule. Le grand rayon 6 permet d'absorber des différences de dilatation entre la partie cylindrique 4 qui peut s'échauffer fortement, et le moyeu 8, sans introduire de contraintes trop importantes dans la matière. La tôle 2 réalisée par emboutissage d'un acier, qui peut être en particulier un acier inoxydable, comprenant des caractéristiques mécaniques supérieures à celle de la fonte, constitue un moyen simple et économique comportant une masse réduite, permettant d'obtenir une pièce rigide. La surface extérieure de la partie cylindrique 4 reçoit une couronne thermique circulaire 20 enserrant cette partie, comprenant un anneau de serrage 22 formé par une bande circulaire en acier mise à plat sur ce cylindre, sur laquelle est fixée de manière rigide une masse thermique en alliage d'aluminium 24, qui constitue une matière comprenant une bonne capacité d'absorption de calories grâce à sa conductibilité thermique. On notera que la conductibilité de l'alliage d'aluminium qui est de l'ordre de 120 à 180W/m.K suivant les alliages, est nettement plus importante que celle de la fonte qui est de l'ordre de 50W/m.K, ce qui assure une évacuation thermique bien meilleure avec une masse réduite. L'anneau de serrage 22 comprend du côté de la face avant 12, un petit rebord circulaire continu 40 tourné radialement vers l'extérieur, qui est formé par un pliage de la tôle constituant cette bande. La masse thermique 24 2 9996 72 5 emmanchée sur l'anneau 22, vient axialement par l'arrière en appui sur le rebord 40, et laisse vers l'avant une rainure circulaire 32 qui correspond à la hauteur de ce rebord. La rainure circulaire 32 reçoit un bossage circulaire correspondant du 5 plateau supportant les patins de frein, qui s'ajuste dedans afin d'assurer une étanchéité à l'eau et à la poussière de l'intérieur du tambour 1. La masse thermique 24 détaillée figure 5, est réalisée par extrusion en continu d'un profilé en alliage d'aluminium suivant l'axe de rotation du tambour de frein, au travers d'une filière donnant le contour de la section 10 transversale de cette masse. Le profilé est ensuite coupé en tranche d'épaisseur constante par usinage, pour former la masse thermique finie 24. On peut ainsi facilement donner à cette section des formes complexes, pour former un radiateur comprenant des épaisseurs d'ailette 30 réduites et une hauteur importante. 15 En particulier, la section présentée comporte une série d'ailettes 30 rapprochées, comprenant chacune une épaisseur de 3mm et une hauteur de 13mm, espacées par des creux d'environ 2,5mm de largeur. En choisissant une largeur axiale de la masse thermique 24 qui est de 19mm, on peut ainsi sur un diamètre supérieur à 200mm réaliser facilement 131 ailettes, ce qui 20 donne une surface d'échange thermique d'environ 16dm2, au lieu de 3dm2 pour une solution connue comportant des ailettes réalisée par une fonderie. Les essais montrent qu'avec ce type de masse thermique 24 comportant une surface d'échange thermique très importante, on obtient en cas de freinage important et répétitif, une température asymptotique avant 25 d'atteindre des températures limites admissibles pour ce type de frein. Un exemple de procédé de fabrication du tambour de frein 1 selon l'invention, est le suivant. Dans une première étape, la tôle 2 est emboutie et découpée, afin de former la partie cylindrique 4 et le moyeu 8 reliés par le grand rayon 6 qui 30 permet d'absorber des différences de dilatation entre ces deux parties. En parallèle, l'anneau de serrage 22 est réalisé dans une tôle en acier, comportant une résistance mécanique suffisante pour permettre un serrage sur la partie cylindrique 4 de la tôle emboutie 2, avec une mise en place par emmanchement, afin de garantir un maintien dans le temps pour toutes les conditions de température. La masse thermique circulaire 24 est réalisée par l'extrusion d'un profilé, qui est usiné pour lui donner sa largeur. Dans une étape suivante, la masse thermique 24 est emmanchée sur l'anneau de serrage 22, en laissant axialement une largeur qui dépasse de chaque côté de cet anneau. Une étape suivante comprend l'emmanchement de la couronne thermique 20 sur la partie cylindrique 4, qui peut être fait par une presse serrant axialement cette couronne. En particulier, le serrage de l'anneau 22 sur la partie cylindrique 4 de la tôle emboutie 2, peut être de l'ordre 0,2mm au rayon afin d'assurer un maintien fiable. Ce niveau de serrage permet d'éviter un décollement des surfaces causé par la dilation différentielle des matériaux en présence, dans tous les cas d'échauffement. Enfin un usinage de finition du tambour de frein 1 peut être réalisé, comprenant notamment un usinage fin ou une rectification de la surface intérieure de frottement, afin d'assurer une parfaite circularité et un état de 20 surface adapté. Comme présenté figure 1, l'anneau de serrage 22 comporte une largeur lui permettant de couvrir une grande partie de la surface extérieure de la partie cylindrique 4. L'anneau 22 couvre notamment la majeure partie de la piste de frottement intérieure, de manière à assurer une conduction la plus 25 directe entre cette piste de frottement générant des calories lors des freinages, et la masse thermique 24 se trouvant dessus. On obtient ainsi un tambour de frein comprenant une masse réduite, grâce à la tôle emboutie 6 assurant la rigidité mécanique avec un minimum de matière, et une bonne dissipation de calories avec la masse thermique 30 24, qui est fixée de manière efficace par un serrage sur la partie cylindrique de cette tôle grâce à l'anneau de serrage 22, tout en évitant de transmettre des contraintes mécaniques trop élevées au niveau de ce serrage dans le cas de fortes températures. La figure 6 présente un tambour de frein 1 comprenant un moyeu 8 de tôle emboutie 6 ne comportant pas de perçage central, mais un bossage central 50 légèrement décalé axialement vers l'extérieur du véhicule, qui permet de couvrir l'extrémité de l'axe du moyeu supportant ce tambour, et de fermer le logement des roulements portés par cet axe. On réalise ainsi de manière simple et économique, sans pièce supplémentaire, une fermeture du logement des roulements assurant 10 l'étanchéité. REVENDICATIONS1. Tambour de frein disposant d'une tôle emboutie (6) comprenant une partie circulaire de forme cylindrique (4) comportant à l'intérieur une piste de freinage, et une partie formant un moyeu (8) centré sur un axe, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne thermique (20) entourant la partie cylindrique (4), comprenant une masse thermique circulaire (24) réalisée par extrusion d'un alliage aluminium suivant l'axe de centrage. 2. Tambour de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 10 couronne thermique (20) comprend un anneau de serrage (22) en acier qui serre la partie cylindrique (4) pour se maintenir dessus, sur lequel est fixée la masse thermique (24). 3. Tambour de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de serrage (22) comporte une bande circulaire en acier mise à plat 15 sur le cylindre (4), sur laquelle est fixée par emmanchement la masse thermique (24). 4. Tambour de frein selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bande de l'anneau de serrage (22) comporte un rebord circulaire (40), tourné radialement vers l'extérieur. 5. Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse thermique circulaire (24) comporte des ailettes radialement extérieures (30), formées par le procédé d'extrusion. 6. Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que la masse thermique circulaire (24) comporte sur la face transversale opposée au moyeu (8), une rainure circulaire (32) prévue pour recevoir un bossage complémentaire d'un plateau du frein. 7. Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que la partie cylindrique (4) de la tôle emboutie (2), est reliée au moyeu (8) par un raccordement comprenant un grand rayon (6) qui est sensiblement constant sur le contour de ce tambour (1 ). 8. Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu (8) de la tôle emboutie (6) 5 comporte un bossage central (50), qui permet de couvrir l'extrémité de l'axe du moyeu supportant ce tambour (1). 9 - Procédé de fabrication d'un tambour de frein (1) réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, une tôle est emboutie (2) pour former la partie circulaire de forme cylindrique (4) et le moyeu (8), l'anneau de serrage (22) est réalisé dans une tôle en acier, en parallèle, la masse thermique circulaire (24) est réalisée par l'extrusion d'un profilé qui est usiné pour lui donner sa largeur, ensuite cette masse thermique est emmanchée sur l'anneau (22) pour former la couronne thermique (20), puis cette couronne thermique est emmanchée sur la partie cylindrique, et enfin des usinages complémentaires sont réalisés. 10 - Véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de tambours de frein, caractérisé en ce que ces tambours sont réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes.