Brevet FR3096103A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : DISQUE DE FREIN COMPRENANT UNE COURONNE DE FROTTEMENT RELIEE AU MOYEU PAR DES ELEMENTS ELASTIQUES [0001] La présente invention concerne un disque de frein de véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un système de freinage équipé de tels disques de frein. [0002] Certains freins de véhicules comportent des disques entraînés en rotation par les roues, comprenant un flasque central relié au moyeu de la roue, et une couronne périphérique présentant deux faces parallèles recevant le serrage de deux garnitures de frein appliqué par un étrier entourant ces garnitures. [0003] Un problème qui peut se poser aux très faibles vitesses de roulage avec ces freins à disques, est que lors d'un serrage des garnitures sur le disque on obtient des vibrations générant du bruit venant de la différence de coefficient de frottement de ces garnitures lors d'une variation de vitesse proche de zéro. [0004] Dans ce cas le coefficient de frottement de la garniture sur le disque plus élevé à l'arrêt et décroissant rapidement lors du début du mouvement, entraîne pour les faibles vitesses, à cause des différentes déformations élastiques du système de freinage suivant la direction circonférentielle, une succession rapprochée de collages de la garniture comportant le coefficient de frottement élevé à l'arrêt, puis de décollages lorsque la contrainte élastique est trop forte, avec une décroissance de ce coefficient de frottement. [0005] On obtient une vibration générant un bruit de grincement, appelée « stick-slip » en langue anglaise. [0006] Par ailleurs un type de disque de frein connu, présenté notamment par le document FR-Al-2497307, comporte une couronne de freinage comprenant un alésage équipé de cannelures intérieures s'ajustant sur des cannelures extérieures d'un moyeu afin de permettre un coulissement axial de ce disque, pour réaliser notamment un système de freinage avec plusieurs disques disposés en parallèle sur le même moyeu. [0007] Afin d'éviter des jeux et des vibrations axiales entre le disque et le moyeu, le centre de la couronne comporte des lamelles élastique circonférentielles dont l'extrémité prend appui sur le moyeu, pour limiter le mouvement axial. Toutefois l'entraînement en rotation du disque par le moyeu se faisant par les cannelures rigides avec un jeu angulaire réduit, ne résout pas le problème aux très faibles vitesses de freinage des vibrations du disque et. des garnitures dans la direction circonférentielle générant des bruits. 2 [0008] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet un disque de frein comprenant un moyeu équipé de fixations d'entraînement autour d'un axe de rotation, et une couronne extérieure présentant deux faces de freinage, ce disque étant remarquable en ce que la couronne est reliée au moyeu par un système de guidage présentant un débattement angulaire autour de l'axe de rotation, et par des éléments élastiques dans cette direction angulaire. [0010] Un avantage de cc disque de frein est qu'en prévoyant une raideur suffisante des éléments élastiques permettant un petit débattement angulaire entre la couronne et le moyeu, tout en pouvant transmettre les couples de freinage les plus élevés, on obtient aux très faibles vitesses avec ces éléments élastiques une capacité d'atténuation des à-coups générés par la succession de collages et de glissements des garnitures sur le disque. [0011] On réduit ainsi les vibrations lors de ces freinages, ce qui atténue ou fait disparaître les bruits de grincements. [0012] Le disque de frein selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des ca- ractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, le voile et la couronne comportent des parties circonférentielles planes qui sont superposées pour former la liaison entre eux. [0014] Avantageusement, le voile ou la couronne comporte des pions de guidage qui sont ajustés dans des fenêtres de guidage de l'autre élément pour assurer le guidage entre eux. [0015] Avantageusement, les pions de guidage comportent une partie cylindrique ajustée dans la largeur des fenêtres de guidage, et une tête dépassant de cette largeur pour assurer un maintien axial entre le voile et la couronne. [0016] Avantageusement, les pions de guidage venant aux extrémités des fenêtres de guidage constituent les butées de fin de course du débattement angulaire [0017] Avantageusement, les éléments élastiques comportent des ressorts hélicoïdaux. [0018] Avantageusement, le voile et la couronne comportent des fenêtres de logement de ressorts, qui sont superposées entre ces deux éléments. [0019] Dans ce cas, avantageusement chaque paire de fenêtres superposées du voile et de la couronne reçoit un ressort hélicoïdal. [0020] En complément, le disque peut comporter un dispositif de frottement du débattement angulaire entre le voile et la couronne. [0021] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un système de freinage comportant des disques de frein comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0022] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages appa- 3 raîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0023] [fig.1] est un graphique présentant en fonction de la vitesse de glissement le co- efficient de frottement de garnitures sur un disque de frein ; [0024] [fig.2] est un graphique présentant en fonction du temps pour un disque de frein selon l'art antérieur avec une faible vitesse de rotation, la vitesse relative du disque par rapport aux garnitures ; [0025] [fig.3] est un schéma en coupe axiale d'un disque de frein selon l'invention, passant par le plan de coupe ; [0026] [fig.4] présente en vue de face le voile de cc disque ; [0027] [fig.5] présente en vue de face la couronne de cc disque ; [0028] [fig.6] présente en vue de face le disque de frein assemblé au repos ; [0029] [fig.7] présente en vue de face le disque de frein avec la compression maximum des ressorts ; et [0030] [fig.8] est un graphique présentant en fonction du temps pour cc disque de frein avec une faible vitesse de rotation, la vitesse relative du disque par rapport aux garnitures. [0031] La figure 1 présente en fonction de la vitesse de rotation d'un disque de frein, le co- efficient de frottement des garnitures p sur la couronne extérieure de ce disque. On obtient pour le disque à l'arrêt un coefficient de frottement maximum !IO. [0032] Dès le début de rotation du disque le coefficient de frottement p chute d'abord fortement, pour ensuite diminuer de plus en plus lentement en se rapprochant de manière asymptotique vers un coefficient stable pl. [0033] La figure 2 présente pour un disque de frein selon l'art antérieur tournant à une très faible vitesse, en particulier à la fin d'un freinage du véhicule, la vitesse de rotation du disque par rapport aux garnitures de freins. [0034] Suivant différents paramètres comme la qualité des garnitures, et une élasticité à forte raideur dans la direction circonférentielle de la liaison d'entraînement reliant le disque ou les garnitures, on peut obtenir des phases de blocage 2 donnant le coefficient de frottement élevé p0, pendant lesquelles l'élasticité à forte raideur se comprime. [0035] Puis après une compression suffisante de l'élasticité à forte raideur donnant un niveau de contrainte élevé dans la liaison d'entraînement, dépassant la capacité du coefficient de frottement élevé p0, on a une libération du disque qui se met à glisser avec une vitesse suffisamment importante pour voir le coefficient de frottement chuter. On obtient la phase de glissement 4, avant de recommencer avec une fréquence élevée générant des bruits de grincement. [0036] Les figures 3, 4, 5 et 6 présentent un disque de frein comprenant une couronne de frottement 20 reliée à un voile 10 par des parties circonférentielles planes superposées, comprenant une liaison assurant un guidage en rotation autour de l'axe de rotation, et une élasticité angulaire à faible raideur. [0037] Le voile 10 comporte un alésage central 12 de centrage sur le moyeu portant la roue du véhicule, entouré par des perçages 14 recevant des vis qui traversent la roue et ce voile pour se fixer sur le moyeu du porte-roue de la suspension. [0038] Le voile 10 comporte près de son contour extérieur trois pions de guidage 16 et trois fenêtres de logement de ressort 18, qui sont répartis de manière régulière sur le contour. [0039] La couronne 20 comporte les pistes de frottement extérieures 22, et vers le centre après un décrochement axial, un flasque plat 32 qui se superpose sur le voile 10. Le flasque plat 32 comporte trois fenêtres de logement de ressort 18 qui se superposent sur les fenêtres du voile 10, et trois fenêtres de guidage 24 présentant une longueur circonférentielle réduite par rapport aux fenêtres de ressort. [0040] Chaque pion de guidage 16 comporte un corps cylindrique comprenant une extrémité emmanchée dans un perçage du voile 10, puis une partie centrale ajustée radialement dans la largeur d'une fenêtre de guidage 24 de la couronne 20. [0041] Chaque pion de guidage 16 comporte ensuite une tête 28 dépassant de la largeur de la fenêtre de guidage 24, de manière à assurer en même temps un guidage en rotation de la couronne 20 par rapport au voile 10, avec une butée de fin de course dans les deux directions circonférentielles aux extrémités de cette fenêtre de guidage, et un blocage axial. [0042] En complément on peut ajouter un dispositif de frottement entre le voile 10 et la couronne 20, comprenant des matériaux serrés l'un sur l'autre, ajoutant une hystérésis lors du mouvement relatif de ces deux éléments entre eux. [0043] La figure 6 présente le disque de frein prévu pour tourner lors d'une marche avant du véhicule, dans la direction avant présentée par la flèche AV. Chaque paire de fenêtres superposées de logement de ressort 18 du voile 10 et de la couronne 20, reçoit un ressort hélicoïdal de compression 30 comprenant au repos une compression de base, avec les extrémités en appui sur les extrémités de ces deux fenêtres. [0044] Chaque pion de guidage 16 est en appui sur l'extrémité de sa fenêtre de guidage 24 de la couronne 20, qui se trouve en arrière par rapport à la direction avant. [0045] En variante les pions de guidage 16 peuvent être fixés sur la couronne 20, en s'ajustant dans des fenêtres de guidage 24 du voile 10. [0046] Lors d'un freinage présenté figure 7, les garnitures appliquant une force tangentielle F sur la couronne 20 vers l'arrière, les extrémités avant des fenêtres de ressort 18 de cette couronne appliquent une force de compression sur les ressorts 30 qui se compriment en fonction du couple de freinage. On obtient un décalage angulaire A de la couronne 20 vers la direction arrière qui est limité en bout de course par les pions de guidage 16 venant en appui sur les extrémités avant des fenêtres de guidage 24, un peu avant que les ressorts 30 arrivent à leur compression maximum. [0047] La figure 8 présente lors d'un freinage à très faible vitesse avec un risque de collages et glissements successifs quand le véhicule est proche de l'arrêt, les ressorts 30, tels que représentés à la figure 7, donnant une élasticité en torsion à faible raideur permettant un amortissement qui absorbe les pics de vibrations de cette couronne. Entre les phases de glissement 4, on obtient des pics de vitesse 40 qui sont faibles, réduisant les bruits. [0048] En complément le dispositif de frottement entre le voile 10 et la couronne 20 formant une hystérésis, peut augmenter l'amortissement des vibrations. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Disque de frein comprenant un moyeu (10) équipé de fixations d'entraînement (14) autour d'un axe de rotation, et une couronne extérieure (20) présentant deux faces de freinage (22), caractérisé en cc que la couronne (20) est reliée au moyeu (10) par un système de guidage présentant un débattement angulaire autour de l'axe de rotation, et par des éléments élastiques dans cette direction angulaire. [Revendication 2] Disque de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le voile (10) et la couronne (20) comportent des parties circonférentielles planes qui sont superposées pour former la liaison entre eux. [Revendication 3] Disque de frein selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le voile (10) ou la couronne (20) comporte des pions de guidage (16) qui sont ajustés dans des fenêtres de guidage (24) de l'autre élément pour assurer le guidage entre eux. [Revendication 4] Disque de frein selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les pions de guidage (16) comportent une partie cylindrique ajustée dans la largeur des fenêtres de guidage (24), et une tête (28) dépassant de cette largeur pour assurer un maintien axial entre le voile (10) et la couronne (20). [Revendication 5] Disque de frein selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les pions de guidage (16) venant aux extrémités des fenêtres de guidage (24), constituent les butées de fin de course du débattement angulaire. [Revendication 6] Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments élastiques comportent des ressorts hélicoïdaux (30). [Revendication 7] Disque de frein selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que le voile (10) et la couronne (20) comportent des fenêtres de logement de ressorts (18), qui sont superposées entre ces deux éléments. [Revendication 8] Disque de frein selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque paire de fenêtres superposées (18) du voile (10) et de la couronne (20) reçoit un ressort hélicoïdal (30). [Revendication 9] Disque de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de frottement du débattement angulaire entre le voile (10) et la couronne (20). [Revendication 10] Véhicule automobile équipé d'un système de freinage, caractérisé en ce que ce système de freinage comporte des disques de frein selon l'une quelconque des revendications précédentes.