Brevet FR3028904A1 — publié le 20160527

DISPOSITIF DE FREIN A DISQUE COMPORTANT UN DISQUE RELIE A UN MOYEU AVEC DES PIECES DE FROTTEMENT INTERMEDIAIRES La présente invention concerne un dispositif de frein à disque, en particulier pour véhicules automobiles, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de tels dispositifs de frein à disque. 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. En particulier il est connu d'utiliser des freins à disques comportant dans une même pièce, une partie centrale formant un moyeu de fixation lié en rotation à la roue, et un disque périphérique présentant deux surfaces parallèles de frottement, recevant l'appui des patins de frein maintenus dans un étrier qui exerce la pression hydraulique pour serrer le disque. Un type de dispositif de frein à disque connu, présenté notamment par le document EP-B1-1356214, comporte un disque périphérique comprenant une large ouverture centrale présentant des tenons tournés vers l'axe, qui s'engagent dans des rainures axiales correspondantes réalisées sur le contour extérieur d'un moyeu indépendant. Pour répondre à des contraintes de dilatation importantes dues à l'échauffement élevé du disque, les tenons comportent des appuis de forme particulière transmettant le couple sur le moyeu. Un autre type de dispositif de frein à disque connu, présenté notamment 25 par le document EP-2128476, comporte de la même manière un disque périphérique présentant des tenons qui sont calés axialement dans les rainures du moyeu, par des plaquettes rapportées sur ce moyeu disposées axialement d'un côté pour certains tenons, et de l'autre pour d'autres tenons. Pour ces types de dispositifs de frein à disque, on a alors un petit 30 mouvement axial possible du disque dans les rainures du moyeu, qui lui permet de se positionner librement. On a aussi une possibilité de petits mouvements radiaux du tenon dans sa rainure, permettant l'expansion 3028904 2 radiale du disque lors des échauffements élevés apportés par les freinages prononcés. De plus les matières de chacune de ces deux pièces peuvent être optimisées suivant leurs fonctions. 5 Toutefois les micro-mouvements des tenons du disque dans leurs rainures du moyeu avec des pressions qui peuvent être élevées, et les conditions physico-chimiques contraignantes comprenant des températures et une hygrométrie qui peuvent être élevées, peuvent entraîner une oxydation et une détérioration des surfaces de contact, en particulier pour les 10 matériaux ferreux utilisés couramment. On a alors un risque de grippage des surfaces en contact, qui peut entraîner un blocage complet du tenon dans sa rainure, en particulier par un phénomène de rouille qui peut entraîner une fusion des matériaux. Le disque alors n'est plus libre de se positionner, ce qui peut générer des vibrations lors 15 des freinages, une perte d'efficacité de ce freinage, et des usures prématurées de l'ensemble. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un dispositif de frein à disque comportant un 20 disque périphérique présentant deux surfaces de frottement, comprenant une ouverture centrale disposant de tenons tournés radialement vers l'intérieur, qui sont ajustés dans des rainures axiales d'un moyeu, chaque rainure présentant deux faces axiales d'appui recevant la pression d'une face d'appui complémentaire du tenon lors de la transmission d'un couple sur le disque, caractérisé en ce que chaque tenon et rainure comporte une pièce de frottement interposée entre eux sur au moins une de leurs faces axiales d'appui. Un avantage de ce dispositif de frein à disque est qu'en prévoyant une pièce de frottement comprenant un matériau ou un revêtement de surface adapté, répondant aux contraintes physico-chimiques sévères, on peut conserver un disque et un moyeu réalisé avec des matériaux ordinaires, ce 3028904 3 qui permet d'éviter de manière simple et économique les risques de grippage pendant la durée de vie de ce dispositif. L'élément rotatif de freinage selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées 5 entre elles. Selon un mode de réalisation, la pièce de frottement est formée dans une tôle métallique. Dans ce cas, la pièce de frottement peut constituer un profilé orienté axialement, qui est indépendant pour chaque tenon. 10 En variante la pièce de frottement peut constituer une bande de tôle annulaire, qui comporte une succession de plis formant des créneaux présentant des surfaces d'appui qui s'ajustent entre les faces d'appui des rainures et des tenons. Les pièces de frottement peuvent aussi constituer des pavés interposés 15 entre les faces d'appui des rainures et des tenons. Avantageusement, les pièces de frottement sont formées dans un acier inoxydable. Les pièces de frottement peuvent aussi comporter un revêtement métallique de frottement déposé par projection thermique. 20 Selon une autre solution, les pièces de frottement sont réalisées dans un matériau composite. Avantageusement, les tenons comportent deux faces d'appui qui sont sensiblement parallèles. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant des 25 disques de frein constituant un dispositif de frein à disque comprenant 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 : 30 - les figures 1 et 2 présentent successivement en vue de face et en coupe axiale suivant le plan de coupe Il-Il, un dispositif de frein à disque selon l'art antérieur ; 3028904 4 - les figures 3 et 4 présentent successivement en vue de face et en coupe axiale suivant le plan de coupe IV-IV, un dispositif de frein à disque selon l'invention ; et - les figures 5 et 6 présentent successivement en vue de face et en 5 coupe axiale suivant le plan de coupe VI-VI, un autre dispositif de frein à disque selon l'invention. Les figures 1 et 2 présentent un dispositif de frein à disque centré sur l'axe O, comportant un disque extérieur de frottement 2 disposant de deux surfaces parallèles de frottement 6, ce disque comprenant un perçage 10 central de grand diamètre relié à un moyeu 4 pour assurer son entraînement. Le disque de frottement 2 comporte dans un plan médian des perçages radiaux 8 destinés à une ventilation intérieure, obtenus directement lors du moulage en fonte de cet élément. Le moyeu 4 réalisé en tôle emboutie, comporte une partie radiale 10 15 présentant des perçages 12 de fixation sur un élément tournant lié à la roue, et une partie axiale extérieure cylindrique 14 présentant une succession de rainures axiales 16 qui reçoivent chacune de manière ajustée une nervure 18 formée dans le perçage central du disque de frottement 2. Les flancs de chaque rainure 16 comprenant en section transversale un 20 « V » ouvert radialement vers l'extérieur, constituent des faces recevant l'appui des côtés correspondants des nervures 18, de manière à transmettre le couple de freinage appliqué sur le disque de frottement 2. Ces deux faces en appui l'une sur l'autre sont soumises à des micro-mouvements lors des freinages qui alliés à des conditions de température et d'hygrométrie 25 particulières, entraînent des risques d'usure et de corrosion des matériaux en contact. De plus la disposition en « V » des faces d'appui des rainures 16, ne conserve pas l'ajustement de ces faces pendant la dilatation thermique radiale du moyeu 4. Les deux faces d'appui d'une même rainure 16 30 s'écartent l'une de l'autre avec la croissance du diamètre de la partie axiale extérieure 14 de ce moyeu 4, ce qui crée du jeu tangentiel avec la nervure 18 ajustée dedans. 3028904 5 Les figures 3 et 4 présentent un dispositif de frein à disque comprenant un moyeu 4 comportant dans sa partie extérieure cylindrique 14 une succession de rainures axiales, présentant des flancs sensiblement parallèles 32 formant des faces d'appui pour les faces correspondantes des 5 tenons 30 réalisés à l'intérieur du disque de frottement 2. Chaque face d'appui 32 d'une rainure du moyeu 4 reçoit un profilé intermédiaire en forme de « U » 34, comprenant une partie centrale intercalée entre la face d'appui de la rainure et celle du tenon 30, et deux bords qui sont repliés sur les surfaces radialement intérieure et extérieure de 10 la partie cylindrique 34 de ce moyeu. Le profilé intermédiaire 34 réalisé dans une tôle pliée, comporte une épaisseur qui donne un ajustement en largeur du tenon 30 dans sa rainure présentant un jeu réduit. Le profilé intermédiaire 34 comporte une matière ou un revêtement de 15 surface présentant une dureté importante, ainsi qu'une résistance élevée à la corrosion et à la température, permettant des petits glissements des surfaces l'une sur l'autre en évitant les usures ainsi que la corrosion. On évite ainsi un grippage et un blocage du disque de frottement 2 sur son moyeu 4, qui permet de conserver pendant la durée de vie une liberté de 20 mouvement donnant un positionnement axial libre de ce disque, ainsi que des mouvements radiaux venant en particulier de la dilatation du disque, ce qui évite des phénomènes de vibration lors des freinages, ou d'usure prématurée du système. On peut alors utiliser des matériaux ferreux couramment choisis pour 25 réaliser le moyeu 4 et le disque de frottement 2, comme la fonte ou l'acier, qui sont économiques, tout en présentant des bonnes qualités de frottement pour les patins de frein. On peut aussi utiliser un matériau non-ferreux pour le moyeu 2, comme par exemple un alliage d'aluminium, avec le profilé intermédiaire 34 qui le protège de l'usure, et de la corrosion galvanique du 30 fait de l'hétérogénéité des métaux en présence donnant un effet de pile électrique. 3028904 6 Les figures 5 et 6 présentent un disque de frottement 2 et un moyeu 4 recevant une pièce intermédiaire 40 comprenant une bande de tôle annulaire continue, qui comporte une succession de plis formant des créneaux présentant une partie radialement intérieure 42 venant en dessous d'un 5 tenon du disque 30, une partie radialement extérieure 44 venant au-dessus de la partie cylindrique 14 du moyeu, et deux surfaces d'appui parallèles 46 qui s'ajustent entre les faces d'appui des rainures et des tenons 30. En utilisant de la même manière pour la pièce intermédiaire 40 une matière ou un revêtement de surface adapté pour la pression et le 10 frottement, on évite ainsi une corrosion et des risques de grippage. On notera que dans ce cas on a une seule pièce intermédiaire 40 à mettre en place, et non pas plusieurs petits profilés 34 comme pour la version précédente. D'une manière générale on peut disposer d'autres types de pièces 15 intermédiaires entre les faces d'appui des tenons du disque de frottement 30 et du moyeu 4, comme des pavés sensiblement parallélépipédiques, comprenant des matériaux ou des revêtements de surface présentant les caractéristiques adaptées. Pour les matériaux de ces pièces intermédiaires, on peut en particulier 20 utiliser une tôle en acier inoxydable pour des températures élevées, ou un composite comportant des fibres de verre et de la résine phénolique pour des températures moins élevées. Pour les revêtements de surface, on peut utiliser notamment des revêtements de frottement métalliques nobles, en particulier des revêtements déposés par projection thermique. 25 Dans tous les cas on obtient des matériaux ou des revêtements plus onéreux, mais utilisés pour des surfaces réduites. On notera que les disques de frein en deux parties comprenant le disque de frottement et le moyeu, se développent sur les véhicules de haut de gamme qui présentent des exigences élevées en matière de qualité du 30 freinage et de prestation ressentie par le client. Le dispositif de frein à disque suivant l'invention permet d'accroître la qualité perçue du freinage, en évitant sa dégradation lors du vieillissement du véhicule. REVENDICATIONS1 - Dispositif de frein à disque comportant un disque périphérique (2) présentant deux surfaces de frottement (6), comprenant une ouverture centrale disposant de tenons (30) tournés radialement vers l'intérieur, qui sont ajustés dans des rainures axiales d'un moyeu (4), chaque rainure présentant deux faces axiales d'appui (32) recevant la pression d'une face d'appui complémentaire du tenon lors de la transmission d'un couple sur le disque, caractérisé en ce que chaque tenon (30) et rainure comporte une pièce de frottement (34, 40) interposée entre eux sur au moins une de leurs faces axiales d'appui. 2 - Dispositif de frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de frottement est formée dans une tôle métallique (34, 40). 3 - Dispositif de frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce de frottement constitue un profilé orienté axialement (34), qui est indépendant pour chaque tenon (30). 4 - Dispositif de frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce de frottement constitue une bande de tôle annulaire (40), qui comporte une succession de plis formant des créneaux présentant des surfaces d'appui (46) qui s'ajustent entre les faces d'appui des rainures et des tenons (30). 5 - Dispositif de frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de frottement constituent des pavés interposés entre les faces d'appui des rainures et des tenons (30). 6 - Dispositif de frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces de frottement (34, 40) sont formées dans un acier inoxydable. 7 - Dispositif de frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces de frottement 30 comportent un revêtement métallique de frottement déposé par projection thermique. 3028904 8 8 - Dispositif de frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de frottement sont réalisées dans un matériau composite. 9 - Dispositif de frein à disque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tenons (30) 5 comportent deux faces d'appui qui sont sensiblement parallèles. 10 - Véhicule automobile comportant des disques de frein, caractérisé en ce que ces disques constituent un dispositif de frein à disque réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.