Brevet FR3012855A1 — publié le 20150508

TAMBOUR DE FREIN COMPORTANT UNE MASSE THERMIQUE ANNULAIRE RAPPORTEE, QUI EST SERREE ENTRE DEUX REBORDS La présente invention concerne un tambour de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de tels tambours 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 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-B1-2830914, comporte une couronne extérieure en alliage d'aluminium surmoulée sur les surfaces arrière et extérieure d'un tambour de frein. Un autre de type de tambour connu, présenté notamment par le document FR-B1-2966537, comporte une tôle de forme cylindrique dont la face intérieure constitue la piste de freinage, la face extérieure recevant un anneau fixé dessus, avant de recevoir ensuite par surmoulage une masse thermique en alliage d'aluminium qui s'accroche sur cet anneau. Un problème qui se pose avec ces types de tambour de frein est que les formes extérieures d'échange avec l'air ambiant réalisables par moulage de l'alliage d'aluminium, sont limitées par le procédé de fonderie. En particulier on ne peut pas réaliser par ce procédé des ailettes fines et resserrées, comportant une hauteur importante, ce qui réduit 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. 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'un anneau de forme cylindrique présentant une surface interne formant la piste de freinage, caractérisé en ce que l'anneau est fixé sur le contour extérieur d'une jante en tôle, une partie cylindrique de cet anneau dépassant axialement vers l'arrière de la jante, présentant un rebord arrière tourné radialement vers l'extérieur, une masse thermique annulaire étant ajustée autour de l'anneau, et serrée axialement entre ce rebord arrière et la jante. Un avantage de ce tambour de frein est qu'on garantit le serrage axial de la masse thermique par son calage mécanique entre le rebord arrière et la jante, ce qui assure la sécurité. On peut alors utiliser des masses thermiques rapportées, obtenues notamment par un procédé d'extrusion donnant des formes complexes permettant de réaliser de nombreuses ailettes fines 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, l'anneau est inséré à l'intérieur du contour extérieur de la jante qui est cylindrique. Avantageusement, la fixation de l'anneau sur la jante est faite par un procédé de clinchage entre cet anneau et la tôle de la jante qui sont superposés. Avantageusement, le rebord arrière tourné vers l'extérieur est sensiblement continu. En particulier, le rebord arrière tourné vers l'extérieur peut être réalisé par usinage de l'anneau. En variante, le rebord arrière tourné vers l'extérieur peut être réalisé par emboutissage de l'anneau. Avantageusement, le rebord arrière tourné vers l'extérieur est sensiblement intégré dans une rainure formée dans l'alésage de la masse thermique annulaire. Avantageusement, la masse thermique annulaire est réalisée par extrusion d'un alliage d'aluminium. Avantageusement, l'anneau est réalisé dans un acier inoxydable. L'invention a aussi 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 en perspective d'un tambour de frein selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de ce tambour de frein complet; - la figure 3 est une vue en coupe axiale de la jante de ce tambour de frein ; - la figure 4 est une vue de la masse thermique de ce tambour de frein ; - la figure 5 est une vue d'une ébauche d'un anneau de ce tambour de frein ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale de cet anneau fini ; - la figure 7 est une vue en coupe axiale du tambour de frein complet, présentant l'assemblage par clinchage ; et - la figure 8 est une vue de détail de ce clinchage. Les figures 1 et 2 présentent un tambour de frein comportant une jante 2 formée dans une tôle emboutie, destinée à venir en appui par sa face axiale se trouvant du côté arrière indiqué par la flèche « AR », sur le moyeu d'une roue d'un véhicule automobile. La jante 2 reçoit sur son contour extérieur un anneau cylindrique en tôle 4 présentant une surface circulaire interne 30 formant la piste de freinage, et une masse thermique annulaire 6 fixée autour de cet anneau, destinée à absorber les calories générées sur la piste de freinage, puis à les dissiper dans l'air ambiant. La figure 3 présente la jante 2 comprenant une partie intérieure plane 10 disposant d'un alésage central 14 destiné à s'ajuster sur un centrage du moyeu de la roue, entouré par des perçages 12 qui permettent le passage des vis de fixation de la roue venant en appui sur la face avant de cette partie intérieure plane. La partie plane de la jante 10 est raccordée par un grand rayon 16 dépassant vers le côté avant, à une partie cylindrique extérieure 18 tournée vers le côté arrière. La figure 4 présente la masse thermique annulaire 6 réalisée dans un alliage d'aluminium, comportant un alésage intérieur cylindrique 20, une surface extérieure 22 composée d'un grand nombre d'ailettes fines rapprochées disposées radialement 22, et orientées suivant l'axe du tambour de frein, et deux faces transversales planes 24 qui sont parallèles. La masse thermique annulaire 6 est réalisée dans un alliage d'aluminium constituant 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. La masse thermique annulaire 6 est réalisée par extrusion en continu d'un profilé en alliage d'aluminium suivant l'axe du tambour de frein, au travers d'une filière donnant le contour de la section transversale de cette masse. Le profilé est ensuite coupé en tranche pour obtenir les deux faces transversales parallèles 24. Si nécessaire ces deux faces transversales 24 ainsi que l'alésage 20 peuvent être repris par usinage pour obtenir une géométrie précise. On effectue de plus dans l'alésage 20 de la masse thermique annulaire 6, l'usinage d'une rainure circulaire 26 débouchant sur la face arrière de cette masse. On peut facilement et de manière économique obtenir par le procédé d'extrusion la section transversale présentant des formes complexes et précises, pour former un radiateur comprenant une épaisseur d'ailette 22 réduite et une hauteur importante. En particulier on peut réaliser 131 ailettes sur un tambour de frein comportant un diamètre de 200 mm. Avantageusement on choisit un nombre d'ailettes 22 qui est premier, afin de limiter des problèmes cycliques de vibration et de résonance qui génèrent des bruits. La figure 5 présente une ébauche de l'anneau cylindrique 4 qui peut être réalisée par emboutissage d'une tôle, ou par extrusion d'un tube qui est ensuite coupé transversalement pour réaliser la largeur de cet anneau. On obtient la surface interne 30 formant la piste de freinage. On peut en particulier utiliser un acier inoxydable permettant d'éviter des problèmes de corrosion sur cet anneau 4. La figure 6 présente une opération suivante sur l'anneau 4, réalisant à l'arrière de sa surface extérieure cylindrique 32 un rebord continu 34 qui dépasse légèrement radialement vers l'extérieur. On peut en particulier réaliser le rebord arrière 34 par usinage de la surface extérieure de l'anneau 4 dans une ébauche disposant d'une épaisseur suffisante pour constituer ce rebord, cet usinage formant alors la surface extérieure cylindrique 32. On peut en variante former le rebord arrière 34 par emboutissage de la tôle constituant l'anneau 4, pour réaliser à l'extrémité arrière de cet anneau un repli vers l'extérieur. La figure 7 présente le tambour de frein assemblé. On effectue d'abord l'insertion de l'anneau 4 dans l'alésage 20 de la masse thermique annulaire 6 par le côté arrière, le rebord arrière 34 venant en appui au fond de la rainure circulaire 26 usinée dans cet alésage. On réalise en particulier un certain serrage radial de la masse thermique sur l'anneau 4, afin d'assurer un bon contact thermique entre ces deux éléments. On insère ensuite le côté avant de l'anneau 4 dans la partie cylindrique extérieure 18 de la jante 2, qui est avantageusement serré dans cette jante afin de réaliser un bon centrage de ces deux pièces. On exerce alors une pression axiale sur l'anneau 4 vers la jante 2, afin de serrer la masse thermique annulaire 6 entre le rebord arrière 34 de cet anneau et l'extrémité arrière de la partie cylindrique extérieure de la jante 18. On effectue enfin un accrochage des tôles superposées de la jante 2 et de l'anneau 4, par des opérations de clinchage 40 régulièrement réparties sur le pourtour, sur l'espace axial de recouvrement de la jante et de l'anneau. La figure 8 présente en détail le clinchage réalisé entre les deux tôles, comprenant la descente radiale d'un poinçon cylindrique sur la surface cylindrique extérieure de la jante 2, une matrice de réaction soutenant la piste de frottement 30 à l'intérieur de l'anneau 4, avec une forme adaptée pour permettre la formation sur ces deux pièces d'un bossage tourné vers l'axe, puis la formation d'une rainure intérieure 42 circulaire au fond du creux formé dans l'anneau, et enfin le remplissage de cette rainure par la matière refoulée de la jante. On obtient ainsi de manière simple et économique, sans préparation particulière des tôles, notamment sans perçage ce qui évite des infiltrations d'humidité et des risques de corrosion, une fixation efficace et fiable des deux pièces entre elles qui permet de transmettre des efforts dans toutes les directions. En particulier la série de clinchage 40 permet de transmettre le couple de freinage entre l'anneau 4 et la jante 2, tout en maintenant le serrage axial de la masse thermique annulaire 6 qui garantit la sécurité de l'ensemble. On notera que le serrage axial de la masse thermique 6 entre deux rebords continus disposant de grandes surfaces d'appui, permet de maintenir efficacement cette masse sans nécessiter un métal comportant une résistance mécanique élevée. A la fin un usinage de finition du tambour de frein 1 peut être réalisé, comprenant notamment une finition de la surface interne de frottement 30 afin d'assurer sa géométrie et son état de surface. On notera que la masse thermique annulaire 6 peut être disposée en face d'une grande partie de la surface de frottement 30 de l'anneau 4, ce qui est favorable pour la transmission des calories. Le grand rayon 16 réalisé sur la jante 2 permet d'absorber des différences de dilatation entre la partie cylindrique extérieure de la jante 18 en contact avec l'anneau 4 qui peut fortement chauffer lors des freinages intensifs, et la partie plane 10 de cette jante, sans induire de contraintes trop importantes. On obtient un tambour de frein comportant à la fois une masse réduite, une forte puissance d'absorption d'énergie thermique par la bonne conductibilité de l'alliage d'aluminium de la masse thermique, et une grande capacité d'échange thermique avec l'air ambiant grâce à la surface extérieure importante de cette masse thermique. La masse réduite du tambour de frein permet en particulier de réduire la consommation du véhicule, et d'améliorer le comportement dynamique de ce véhicule par la réduction des masses non suspendues. REVENDICATIONS1 - Tambour de frein disposant d'un anneau de forme cylindrique (4) présentant une surface interne (30) formant la piste de freinage, caractérisé en ce que l'anneau (4) est fixé sur le contour extérieur (18) d'une jante en tôle (2), une partie cylindrique de cet anneau dépassant axialement vers l'arrière de la jante, présentant un rebord arrière tourné radialement vers l'extérieur (34), une masse thermique annulaire (6) étant ajustée autour de l'anneau, et serrée axialement entre ce rebord arrière et la jante. 2 - Tambour de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (4) est inséré à l'intérieur du contour extérieur de la jante (18) qui est cylindrique. 3 - Tambour de frein selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fixation de l'anneau (4) sur la jante (2) est faite par un procédé de clinchage (40) entre cet anneau et la tôle de la jante qui sont superposés. 4 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rebord arrière tourné vers l'extérieur (34) est sensiblement continu. 5 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rebord arrière tourné vers l'extérieur (34) est réalisé par usinage de l'anneau (4). 6 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rebord arrière tourné vers l'extérieur (34) est réalisé par emboutissage de l'anneau (4). 7 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rebord arrière tourné vers l'extérieur (34) est sensiblement intégré dans une rainure (26) formée dans l'alésage de la masse thermique annulaire (6). 8 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse thermique annulaire (6) est réalisée par extrusion d'un alliage d'aluminium. 9 - Tambour de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (4) est réalisé dans un acier inoxydable. 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.