Brevet FR3030659A1 — publié le 20160624

- 1 - « Frein muni d'un dispositif, dispositif et procédé de captage des poussières émises par le frottement d'un frein à disque par effet Venturi » Introduction L'invention se rapporte à un dispositif d'aspiration recevant d'une part un flux d'aspiration de poussières provenant d'un disque de frein et présentant d'autre part un conduit d'entrainement recevant un flux d'entrainement, lequel conduit présente un rétrécissement qui génère une zone de basse pression et le flux d'aspiration débouchant dans le conduit d'entrainement au niveau d'une telle zone après filtration. L'invention se rapporte également à un frein muni d'un tel dispositif et à un procédé de captage de telles poussières par effet Venturi. Etat de la technique antérieur De manière générale, l'invention se rapporte au domaine des freins, en particulier des freins aptes à capter par aspiration des poussières émises par une garniture destinée à freiner lors de la mise en oeuvre de ces freins. Salissantes pour les jantes, les poussières de freins sont surtout nocives pour la santé car elles comprennent des particules de cuivre oxydées. Selon l'Insa, l'abrasion des seules plaquettes de freins représente 12,5 à 20% des émissions de particules dues au trafic routier. On connaît le document FR2997743 qui enseigne un dispositif comprenant une turbine d'aspiration apte à capter des poussières en provenance d'un disque de frein et un galet pour entrainer la turbine d'aspiration, le galet étant en appui sur le disque de frein, ce qui entraine la turbine d'aspiration lors de la rotation du galet. L'épaisseur du disque de frein varie d'une part avec l'usure et d'autre part avec les variations de température. Cela peut entraîner des problèmes de réglage ou de mise au point, au montage ou au fur et à mesure de l'usure. Le document précité prévoit de résoudre ce problème avec la mise en place d'un rappel élastique pour maitriser la pression d'appui du galet sur le disque de frein. Un but de l'invention est de résoudre le problème précité sans utiliser de pièce mécanique supplémentaire, qui engendre elle-même des problèmes d'installation, de maintenance et un surcoût de fabrication. -2 Du fait des hautes températures que peut atteindre le disque lors d'un freinage, son contact avec le galet oblige à choisir un matériau thermiquement résistant. C'est une contrainte à la conception et une source de coût. L'entraînement par galet au contact du disque de frein peut provoquer la génération d'un bruit. Cet entraînement crée aussi un couple résiduel de freinage, constituant ainsi un prélèvement de puissance, qui plus est de façon permanente. Cela diminue la puissance disponible et augmente la consommation, et donc 10 augmente aussi la production de CO2. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui résolvent le problème de variation de l'épaisseur du disque de frein sans utiliser de pièce supplémentaire ou le moins possible 15 Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui entrainent moins de contrainte à la conception et à la fabrication et qui soient moins source de coût et plus robuste que le dispositif selon l'art antérieur. 20 Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par un frein qui soient plus silencieux que le dispositif selon l'art antérieur. Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif, un frein muni de ce dispositif et un procédé de captage des poussières émises par 25 un frein qui prélèvent moins de puissance que le dispositif selon l'art antérieur. Exposé de l'invention Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un dispositif d'aspiration apte à capter des poussières 30 en provenance d'au moins un disque de frein. Le dispositif comprend : - au moins un conduit, dit d'entrainement, présentant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, le conduit d'entrainement étant apte à recevoir un flux d'air par l'ouverture d'entrée ; - au moins une ouverture, dite de captage, disposée au regard d'une 35 sortie d'une région de frottement entre le disque de frein et au moins -3 une garniture, l'ouverture de captage étant reliée par au moins un conduit, dit d'aspiration, au conduit d'entrainement par au moins une ouverture, dite aspirante ; et de préférence au moins un conduit d'aspiration étant disposé de chaque côté du disque de frein. - au moins un élément filtrant disposé dans le conduit d'aspiration entre l'ouverture de captage et l'ouverture aspirante, de préférence avant que le conduit d'aspiration ne débouche dans le conduit d'entrainement. Selon l'invention, le conduit d'entrainement présente un rétrécissement agencé pour générer une zone de basse pression dans le conduit d'entrainement et l'ouverture aspirante débouche dans la zone de basse pression. Ainsi, l'invention repose sur l'utilisation du flux d'air reçu dans le conduit d'entrainement. Par effet Venturi, ce flux d'air génère une zone de basse pression au niveau du, ou juste après le, rétrécissement du conduit d'entrainement. Cette dépression engendre une aspiration dans chacun des conduits d'aspiration. Le flux d'air et le rétrécissement permettent donc l'aspiration des poussières en provenance de vannes de ventilation de l'au moins un disque de frein. Ne nécessitant pas d'appui sur le disque de frein, cet entrainement n'est pas dépendant de la variation de l'épaisseur de ce dernier. Ne présentant pas de contact avec le disque de frein, cet entrainement réduit l'importance des contraintes et les coûts. Pour la même raison, le dispositif selon l'invention est plus silencieux que le dispositif selon l'art antérieur. Pour la même raison, le dispositif selon l'invention prélève moins de puissance que le dispositif selon l'art antérieur, voire aucune. Dans un premier ou un deuxième mode de réalisation, le dispositif selon l'invention peut avantageusement comprendre un élément formant une cloche recouvrant la surface du disque. Dans le premier mode de réalisation du dispositif d'aspiration selon l'invention, le dispositif selon l'invention est agencé pour être monté sur un frein à disque ventilé dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée du conduit d'entraînement reçoit un flux d'entrainement provenant de vannes de ventilation du disque de frein ventilé. -4 - Dans une particularité de ce premier mode de réalisation, la cloche inclut une partie apte à recouvrir la tranche extérieure du disque de frein de façon à collecter le flux d'entraînement. Cette partie forme le conduit dit d'entraînement agencé pour diriger le flux d'entraînement vers une sortie. Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est agencé pour être monté sur un frein à disque dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée du conduit d'entraînement reçoit un flux d'entrainement résultant du déplacement d'un véhicule équipé du frein à disque. Dans le premier mode de réalisation ou dans le deuxième mode de réalisation du dispositif d'aspiration selon l'invention et de manière alternative ou en combinaison avec l'aptitude de la cloche à recouvrir la tranche extérieure du disque de frein de façon à collecter le flux d'entraînement, la cloche inclut une ou plusieurs parties d'aspiration aptes à recouvrir chacune une partie de la surface latérale de l'au moins un disque avec le frein, à la sortie de la région de frottement de la garniture avec le disque de frein. Cette ou ces parties communiquent avec le conduit d'entrainement de façon à aspirer dans ce ou ces parties les poussières sous l'effet d'une dépression créée par le rétrécissement du conduit d'entrainement et la zone de basse pression générée en son sein, formant ainsi un ou plusieurs conduits d'aspiration. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un frein à disque présentant des conduits de ventilation débouchant par la tranche extérieure du disque de frein. Le frein à disque est muni d'un dispositif d'aspiration selon l'invention. Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de captage des poussières émises par le frottement d'un frein à disque ventilé de frein. Le procédé de captage selon l'invention comprend : - une réception d'un flux d'air, dit entraînement, par une ouverture d'entrée d'un conduit, dit d'entrainement ; - un guidage du flux d'entraînement au sein d'un rétrécissement formé dans le conduit d'entraînement, générant ainsi une zone de basse pression ; - une aspiration d'un flux d'air, dit d'aspiration, par une ouverture, dite de captage, formée dans un conduit d'aspiration communiquant avec le -5 - conduit d'entraînement par une ouverture, dite aspirante, disposée au niveau de la zone de basse pression ; l'ouverture de captage étant disposée au regard d'une sortie d'une région de frottement entre le disque de frein et au moins une garniture ; - au moins une filtration du flux d'aspiration, de préférence avant qu'il ne débouche dans le conduit d'entrainement. De préférence, le flux d'entrainement est obtenu par captation d'un flux d'air provenant de conduits de ventilation débouchant de la tranche extérieur du disque de frein. Description des figures D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe décalée, au travers du dispositif d'aspiration, dans des plans parallèles au plan du disque, d'un frein muni d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus, en coupe selon AA à travers le conduit d'entraînement, du frein muni du premier dispositif. Description d'exemples de modes de réalisation Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de captage 1 équipant un disque de frein ventilé 2 et fixé sur un étrier de frein 22. Le dispositif de captage 1 comprend des conduits de ventilation 3 formés dans son épaisseur 4 et qui débouchent sur sa tranche extérieure 5. Sous l'effet de la force centrifuge créée par la rotation 20 du disque, ces conduits de ventilation 3 aspirent de l'air par la tranche intérieure 7 du disque de frein 2. Selon les configurations, les conduits de ventilation 3 pourraient aussi aspirer de l'air sur la surface de frottement du disque de frein 2 par des -6 ouvertures latérales. En fonctionnement, cet air est propulsé vers l'extérieur et dans le sens de la rotation 20 du disque. Dans un premier mode de réalisation, le dispositif 1 est agencé pour être monté sur le frein à disque ventilé 2. L'air A est capté par un carter 8 - ou cloche - qui entoure la tranche extérieure du disque 2, sur une partie de sa périphérie, et affleure sa surface en dehors d'ouvertures de captage 13 de façon à y former une quasi-étanchéité. La cloche 8 présente un conduit d'entrainement 10 formé dans l'intérieur de cette cloche 8. Le conduit d'entrainement 10 présente une ouverture d'entrée 6 et une ouverture de sortie 16. Plus précisément, le dispositif est dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée 6 du conduit d'entraînement 10 reçoit le flux d'entrainement A provenant du disque de frein ventilé 2 La cloche 8 dirige l'air A vers un rétrécissement 9 d'un conduit d'entrainement 10. Le rétrécissement 9 génère une zone de basse pression. La cloche 8 présente aussi deux ouvertures de captage 13, formées chacune dans un conduit d'aspiration 14 communiquant avec le conduit d'entraînement 10 par une ouverture 0 dite aspirante disposée au niveau de la zone de basse pression. L'ouverture aspirante 0 débouche latéralement dans le conduit d'entraînement 10. Selon les configurations, l'ouverture aspirante 0 pourrait aussi déboucher par injection dans le conduit d'entrainement 10 dans le sens du flux d'air A. La cloche forme deux conduits d'aspiration 14, un de chaque côté du disque, chaque ouverture de captage 13 est disposée au regard de la sortie de la région de frottement entre le disque de frein 2 et la garniture 21. La zone de basse pression et l'ouverture aspirante 0 provoquent une aspiration d'un flux d'air B, dit d'aspiration via l'ouverture de captage 13. La cloche 8 présente en outre un filtre 15 au travers duquel est expulsé l'air collecté B. Le filtre 15 est statique par rapport au conduit d'aspiration 14. Après avoir traversé ce filtre 15, le flux B est nettoyé des poussières émises par le disque de frein et rejoint le flux d'air A. Ainsi, les poussières piégées dans le filtre 15 ne sont pas émises dans l'atmosphère. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes -7 - caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. Nomenclature 1 dispositif de captage 2 disque de frein 3 vannes ou conduits de ventilation 4 épaisseur du disque 5 tranche extérieure du disque 6 ouverture d'entrée du conduit d'entraînement 7 tranche intérieure de disque 8 carter formant une cloche 9 rétrécissement du conduit d'entrainement 10 conduit d'entrainement 13 ouverture de captage du conduit d'aspiration 14 conduit d'aspiration 15 filtre 16 ouverture de sortie 20 rotation du disque 21 garnitures de freinage 22 étrier de frein A flux d'air d'entraînement B flux d'air d'aspiration 0 ouverture aspirante entre conduit d'entrainement et conduit d'aspiration -8 - REVENDICATIONS1. Dispositif d'aspiration (1) apte à capter des poussières en provenance d'au moins un disque de frein (2), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un conduit (10), dit d'entrainement, présentant une ouverture d'entrée (6) et une ouverture de sortie (16), ledit conduit d'entrainement étant apte à recevoir un flux d'air (A) par ladite ouverture d'entrée ; - au moins une ouverture (13), dite de captage, disposée au regard d'une sortie d'une région de frottement entre ledit disque de frein et au moins une garniture (21), ladite ouverture de captage étant reliée par au moins un conduit (14), dit d'aspiration, audit conduit d'entrainement (10) par au moins une ouverture (0), dite aspirante ; - au moins un élément filtrant (15) disposé dans ledit conduit d'aspiration (14) entre ladite ouverture de captage (13) et ladite ouverture aspirante (0) ; et en ce que ledit conduit d'entrainement présente un rétrécissement (9) agencé pour générer une zone de basse pression dans ledit conduit d'entrainement, ladite ouverture aspirante (0) débouchant dans ladite zone de basse pression. 2. Dispositif d'aspiration (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour être monté sur un frein à disque ventilé (2) dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée (6) du conduit d'entraînement (10) reçoit un flux d'entrainement (A) provenant de vannes de ventilation (3) dudit disque de frein ventilé. 3. Dispositif d'aspiration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour être monté sur un frein à disque dans une position dans laquelle l'ouverture d'entrée du conduit d'entraînement reçoit un flux d'entrainement résultant du déplacement d'un véhicule équipé dudit frein à disque. -9 -. Dispositif d'aspiration (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément filtrant (15) est statique par rapport au conduit d'aspiration (14). 5. Frein à disque présentant des conduits de ventilation (3) débouchant par la tranche extérieure (5) dudit disque de frein (2), et caractérisé en ce que ledit frein à disque est muni d'un dispositif d'aspiration (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Procédé d'aspiration de poussières émises par au moins un disque de frein (2) comprenant : - une réception d'un flux d'air (A), dit entraînement, par une ouverture d'entrée (6) d'un conduit (10), dit d'entrainement ; - un guidage dudit flux d'entraînement au sein d'un rétrécissement (9) formé dans ledit conduit d'entraînement, générant ainsi une zone de basse pression ; - une aspiration d'un flux d'air (B), dit d'aspiration, par une ouverture (13), dite de captage, formée dans un conduit d'aspiration (14) communiquant avec ledit conduit d'entraînement par une ouverture (0) dite aspirante disposée au niveau de ladite zone de basse pression ; ladite ouverture de captage étant disposée au regard d'une sortie d'une région de frottement entre ledit disque de frein et au moins une garniture (21) ; - au moins une filtration dudit flux d'aspiration. 7. Procédé d'aspiration de poussières selon la revendication 6, caractérisé en ce que le flux d'entrainement est obtenu par captation d'un flux d'air (A) provenant de conduits de ventilation (3) débouchant de la tranche extérieur (5) du disque de frein (2).30