Brevet FR3003918A1 — publié le 20141003

TAMBOUR DE FREIN À CONVECTEUR BRASÉ POUR VÉHICULE AUTOMOBILE L'invention se situe dans le domaine du freinage notamment pour les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention a trait à un tambour de frein. Le document de brevet FR 1 095 304 A a trait à un tambour de frein de véhicule et aborde le problème de poids de ce dernier. Le flasque du tambour est rapporté par vissage sur l'anneau. Ce dernier comprend sur sa surface extérieure un ruban métallique avec des ondulations formant des canaux de refroidissement inclinés par rapport à l'axe de rotation du tambour. Le ruban est fixé à l'anneau par soudage. La capacité d'échange thermique de cette solution technique est cependant directement liée à la vitesse de rotation du tambour et peut s'avérer trop limitée à des vitesses de rotation faibles. Il est en effet à noter que lors de freinages appuyés, la vitesse de déplacement du véhicule et donc la vitesse de rotation des tambours se voit très fortement réduite. Les moyens de refroidissement sont soudés à l'anneau du tambour, ce qui implique que les deux éléments sont formés du même matériau, c'est-à-dire de l'acier. L'acier présente une conductivité thermique faible, ce qui limite, dans la solution proposée, le flux de chaleur dans le radiateur vers les surfaces convectives notamment au droit des points de soudure de faible section. Le refroidissement s'effectue principalement par apport d'air lors de la rotation du tambour. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des problèmes de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un tambour allégé et compatible d'un point de vue thermique avec les contraintes de freinage. L'invention a pour objet un tambour de frein notamment de véhicule automobile, comprenant un flasque et un anneau lié au flasque. L'anneau comprend une surface intérieure de frottement destinée à coopérer avec une ou plusieurs garnitures en matériau de friction, et une surface extérieure avec des moyens d'échange thermique faisant saillie. Le tambour de frein est remarquable en ce que les moyens d'échange thermique comprennent au moins un radiateur relié à l'anneau par brasage. De préférence, l'anneau peut être un anneau ferreux zingué. De préférence, chaque radiateur peut présenter un profil constant selon une direction axiale du tambour, de manière à pouvoir être fabriqué par extrusion. Alternativement, le radiateur peut être fabriqué en repliant un profil ondulé sur lui-même. Les moyens d'échange thermique peuvent avantageusement comprendre un radiateur en forme de couronne présentant un profil axial ondulé, et ayant un diamètre sensiblement plus petit que le diamètre de l'anneau. De préférence le profil ondulé est en forme d'accordéon plié et présente des surfaces de contact importantes avec l'anneau quand la couronne le serre. Chaque radiateur peut de préférence être fabriqué dans un alliage ayant une forte conductivité thermique. Avantageusement, chaque radiateur est fabriqué en aluminium ou en cuivre. Le brasage entre l'anneau et le ou les radiateurs est de préférence réalisé en utilisant un matériau de brasage comprenant un alliage de zinc et d'aluminium. De préférence, la surface extérieure de l'anneau peut être recouverte d'une couche de zinc avant que le brasage ne soit effectué. Le flasque et l'anneau peuvent de préférence être en fonte ou en acier. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tambour de frein. Le procédé comprend les étapes suivantes. - Mise à disposition d'un flasque lié à un anneau ferreux. L'anneau comprend une surface intérieure de frottement destinée à coopérer avec une ou plusieurs garnitures en matériau de friction, ainsi qu'une surface extérieure avec des moyens d'échange thermique faisant saillie ; - Mise à disposition d'un moyen d'échange thermique comprenant un radiateur en aluminium ou en cuivre. Le radiateur a une forme de couronne et présente un profil axial ondulé. La matière ne présente pas de continuité tangentielle afin de ne pas générer de contrainte et une séparation due à la dilatation différentielle des métaux de nature différente. Le diamètre de la couronne est sensiblement plus petit que le diamètre de l'anneau. - Application d'une couche de zinc sur la surface extérieure de l'anneau, qui est de préférence un anneau ferreux. - Application d'un matériau de brasage comprenant alliage de zinc et d'aluminium sur la surface extérieure de l'anneau. - Serrage du radiateur sur l'anneau. - Brasage du flasque, de l'anneau et du radiateur dans un four de brasage. L'invention a également pour objet un système de freins notamment de véhicule automobile comprenant un tambour de frein. Le système est remarquable en ce que le tambour de frein est conforme à l'invention. L'invention peut également avoir pour objet un véhicule automobile équipé d'un système de freins conforme à l'invention Le tambour de frein proposé permet d'augmenter de façon importante la surface d'échange thermique du tambour avec l'air extérieur. Ceci est réalisé à l'aide du radiateur en forme de couronne ondulée, fixé par brasage sur l'anneau du tambour. Le brasage permet de créer une liaison entre l'anneau du tambour, qui est en fonte ou en acier, et le radiateur, qui est en un matériau plus léger et présentant une conductivité thermique plus élevée. Par augmentation des pertes thermiques par convection et à capacité thermique inférieure à un dispositif comparable intégralement en acier ou en fonte, le tambour proposé permet d'obtenir un gain de masse par réduction de sa capacité thermique. Le brasage permet de réaliser facilement une large surface de contact entre l'anneau du tambour et le radiateur, ce qui en augmente l'échange thermique, grâce à une continuité de matière entre l'anneau et le radiateur En plus, le brasage diminue le risque de corrosion à l'interface entre l'anneau et le radiateur par rapport à des solutions connues, dans lesquelles la transmission de chaleur se fait par simple contact. Comparé à des dispositifs connus, le tambour de freinage permet un gain de masse d'environ 30%. La diminution de la capacité thermique due à la réduction de masse est compensée par l'échange thermique par convection amélioré. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 est une illustration en perspective d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une partie de coupe radiale d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une partie de coupe axiale d'un détail d'un radiateur selon un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre un tambour de frein conforme à l'invention. Le tambour 2 comprend essentiellement un flasque 4, un anneau 6 et un ou plusieurs radiateurs 12. L'anneau 6 comprend une surface intérieure annulaire 8 destinée à coopérer avec des mâchoires de frein non représentées et bien connues en soi de l'homme du métier. Il comprend également une surface extérieure 10 sur laquelle est disposé au moins un refroidisseur 12. Comme indiqué sur la figure 2, il existe de préférence un raccord galbé 11 de moindre épaisseur entre le flasque 4 et l'anneau 6. Ceci permet d'apporter une certaine souplesse au tambour lors de sa dilatation thermique. De manière générale, le flasque et l'anneau peuvent être obtenus de manière connue par emboutissage d'une tôle épaisse reprise en usinage afin d'amoindrir l'épaisseur de toile au niveau du raccord flasque-anneau. Il en va de même pour un brut en fonte moulé repris par usinage. 3003 918 5 Le rôle de l'anneau 6 est de générer par frottement avec les mâchoires de frein un couple de freinage, et d'absorber temporairement l'énergie du freinage avant de la restituer dans l'air ambiant via les radiateurs 12. Le flasque ainsi que l'anneau 5 sont avantageusement en fonte ou en acier. Le flasque comprend plusieurs ouvertures ou trous représentés par la figure 1 qui permettent notamment le passage des vis de roue, et donc la transmission du couple de freinage. De préférence le tambour de frein selon l'invention utilise un radiateur 12 unique 10 tel que représenté sur les figures. Le radiateur est avantageusement réalisé en aluminium ou en cuivre, ou dans un alliage qui présente une forte conductivité thermique. La forme du radiateur est généralement celle d'une couronne ayant un profil axial ondulé en collerette. Cette géométrie présente l'avantage de donner une multitude de points de contact 14 entre l'anneau 6 et le radiateur. Il en résulte 15 une surface de contact globale importante sur la circonférence de l'anneau, ce qui facilite l'échange thermique de l'anneau vers le radiateur. Comme illustré par la figure 3, la géométrie ondulée permet également d'augmenter sensiblement la surface du radiateur 13 qui est en contact avec l'air ambiant et qui sert à évacuer la chaleur reçue par l'anneau du tambour. Le radiateur 12 peut par exemple être 20 issu d'un procédé par extrusion. Alternativement, une tôle ou un ruban peuvent être repliés en accordéon, puis fermés sur eux-mêmes de façon à former une couronne élastique. La forme ondulée permet surtout de ne pas introduire de contrainte tangentielle induite par une dilatation différentielle qui arracherait le brasage. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, le diamètre du radiateur 12 est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'anneau 6. Ceci permet un serrage mécanique lors de la mise en place du radiateur sur l'anneau. Après la mise en place du radiateur, une étape de brasage fixe le radiateur à l'anneau au niveau 30 des surfaces de contact 14. Le brasage est une technique de liaison avec un apport systématique d'un matériau d'apport. Le point de fusion du matériau de fusion est plus bas que celui des pièces à assembler, qui peuvent être de nature différentes. Avant l'étape de brasage, la surface extérieure de l'anneau du tambour est recouverte d'une couche de zinc. Le matériau de brasage comprend de préférence un alliage d'aluminium et de zinc. Le brasage est réalisé dans un four prévu à cet effet sous atmosphère protectrice. De tels fours, ainsi que le procédé de brasage en soi, sont connus dans l'art et ne seront pas décrits en plus de détails dans la présente description. Le procédé de fabrication d'un tambour de frein conforme à l'invention comprend les étapes suivantes. Dans un premier temps, un flasque ainsi qu'un anneau de tambour en fonte ou en acier sont mis à disposition. Si l'anneau de freinage est en acier, il peut par exemple être obtenu par emboutissage ou par fluotournage d'une tôle épaisse. De tels procédés sont connus dans l'art. Le flasque et l'anneau sont reliés par des techniques connues. L'anneau du tambour reçoit un zingage sur sa surface extérieure. Ensuite une pâte à braser comprenant un alliage de zinc et d'aluminium est appliquée sur cette même face. Un radiateur tel qu'il a été décrit est ensuite disposé par serrage sur la surface extérieure de l'anneau. Après un passage au four de brasage sous atmosphère protectrice, le radiateur est lié de par ces surfaces de contact multiples à l'anneau du tambour. L'anneau pourvu du radiateur est ensuite traité par un zingage, ce qui lui apporte une protection contre la corrosion. Il peut être zingué à chaud ou également être peint. Avantageusement la peinture est une peinture haute température comportant un matériau sacrificiel (Zinc et /ou Aluminium). Finalement, l'anneau est usiné au niveau de la piste de freinage, qui correspond à une partie de sa surface intérieure, ainsi qu'au niveau des autres surfaces fonctionnelles (appui moyeu et roue) et du galbe intérieur. REVENDICATIONS1. Tambour de frein (2) notamment de véhicule automobile, comprenant : - un flasque (4) ; et - un anneau (6) lié au flasque et comprenant o une surface intérieure (8) de frottement destinée à coopérer avec une ou plusieurs garnitures en matériau de friction ; et o une surface extérieure (10) avec des moyens d'échange thermique faisant saillie : caractérisé en ce que les moyens d'échange thermique comprennent au moins un radiateur (12) relié à l'anneau (6) par brasage. 2. Tambour de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque radiateur (12) présente un profil constant selon une direction axiale du tambour, de manière à pouvoir être fabriqué par extrusion. 3. Tambour de frein selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'échange thermique comprennent un radiateur (12) en forme de couronne présentant un profil axial ondulé, et ayant un diamètre sensiblement plus petit que le diamètre de l'anneau. 4. Tambour de frein selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque radiateur est fabriqué dans un alliage ayant une forte conductivité thermique. 5. Tambour de frein selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau est un anneau ferreux et en ce que chaque radiateur est fabriqué en aluminium ou en cuivre. 6. Tambour de frein selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le brasage est réalisé en utilisant un matériau de brasage comprenant un alliage de zinc et d'aluminium. 7. Tambour de frein selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la face extérieure de l'anneau est recouverte d'une couche de zinc. 8. Tambour de frein selon un quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le flasque et l'anneau son en fonte ou en acier. 9. Procédé de fabrication d'un tambour de frein, le procédé comprenant les étapes de : - mise à disposition d'un flasque lié à un anneau fereux, l'anneau comprenant o une surface intérieure de frottement destinée à coopérer avec une ou plusieurs garnitures en matériau de friction ; et o une surface extérieure avec des moyens d'échange thermique faisant saillie (100); - mise à disposition d'un moyen d'échange thermique comprenant un radiateur en aluminium ou en cuivre, ayant une forme de couronne et présentant un profil axial ondulé, le diamètre de la couronne étant sensiblement plus petit que le diamètre de l'anneau (200); - application d'une couche de zinc sur la surface extérieure de l'anneau (300); - application d'un matériau de brasage comprenant alliage de zinc et d'aluminium sur la surface extérieure de l'anneau (400) ; - serrage du radiateur sur l'anneau (500); - brasage du flasque, de l'anneau et du radiateur dans un four de brasage (600). 10. Système de freins notamment de véhicule automobile comprenant un tambour de frein, caractérisé en ce que le tambour de frein est conforme à une des revendications 1 à 8.30