Brevet FR3088560A1 — publié le 20200522

Description Titre de l'invention : «PROCEDE D'USINAGE D'UN DISQUE DE FREIN HYBRIDE AVEC DEUX FLASQUES DE SERRAGE DU MOYEU» [0001] La présente invention concerne un procédé d'usinage d'un disque de frein de véhicule automobile, ainsi qu'un outillage d'usinage mettant en oeuvre un tel procédé d'usinage. [0002] Les véhicules automobiles comportent des systèmes de freinage comprenant des garnitures équipées de matériaux de friction délivrant une pression sur des disques ou des tambours liés en rotation aux roues du véhicule, afin d'appliquer dessus un couple de freinage. [0003] Un type de disque de frein connu disposé autour d'un axe principal de rotation, présenté notamment par le document FR-Al -2988450. comporte un moyeu réalisé par l'emboutissage d'une tôle en acier, formant un bol comprenant successivement une partie transversale plate centrale présentant des perçages de fixation sur le porte-moyeu du véhicule, une partie axiale, puis une partie transversale radialement extérieure entourant cette partie axiale, tournée radialement vers l'extérieur. [0004] La partie transversale extérieure reçoit par surmoulage une couronne de freinage en fonte, présentant deux faces parallèles opposées de frottement. On Obtient un disque de frein hybride comportant un moyeu en acier disposant d'une épaisseur faible ce qui réduit la masse. [0005] D'une manière générale les deux faces parallèles de frottement des disques de frein doivent présenter des caractéristiques géométriques précises afin d'obtenir une bonne qualité du freinage et une absence de vibrations, en particulier une planéité et une perpendicularité par rapport à l'axe de rotation. [0006] Toutefois le moyeu en tôle des disques de frein hybrides peut présenter une forme qui est légèrement modifiée lors de son serrage dans le véhicule, ce qui transmet des contraintes sur la couronne de freinage en modifiant la géométrie de ses faces de frottement. [0007] Afin d'éviter ce problème lors de l'usinage d'un disque de frein hybride, il est connu d'utiliser un montage d'usinage réalisant une mise sous contrainte par un serrage axial de la partie centrale du moyeu de ce disque, similaire à celui réalisé sur 2 le véhicule, afin de mettre ce moyeu et l'ensemble du disque dans les conditions de fonctionnement dans le véhicule. [0008] Le montage d'usinage est ensuite fixé sur un tour pour usiner les faces de frottement de la couronne de freinage. Après la pose sur le véhicule, les contraintes appliquées par le moyeu sur la couronne de freinage sont identiques à celles appliquées pendant l'usinage, ce qui permet de retrouver la géométrie des faces de frottement obtenue pendant cet usinage. [0009] L'utilisation du montage d'usinage formant une palette nécessite notamment l'achat d'un certain nombre de montages pour permettre leurs échanges dans une production en série, des temps de pose et de dépose des disques de .frein sur ces montages, comportant le serrage et le desserrage, un lavage des palettes après chaque utilisation, et une gestion des pièces d'usure de ces palettes comprenant les zones de serrage. Ces différents aspects augmentent le cout de fabrication des disques de frein hybride. [0010] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0011] Elle propose à cet effet un procédé d'usinage sur une broche d'un tour d'usinage, d'un disque de frein de véhicule automobile présentant un axe principal de rotation, le disque comportant un moyeu réalisé en tôle disposant d'une partie centrale de fixation prévue pour un serrage axial entre deux appuis du véhicule, et comportant une couronne surmoulée autour de ce moyeu, ce procédé comprenant : - une étape de mise en place de la partie centrale du moyeu entre deux flasques du tour comportant des surfaces représentant les deux appuis du véhicule, - une étape suivante de serrage de ces flasques sur la partie centrale par un tirant axial traversant les deux flasques, - et une étape suivante d'usinage de la couronne surmoulée. [0012] Un avantage de ce procédé d'usinage est qu'on obtient directement sur le mandrin du tour, sans montage d'usinage complémentaire, la mise en place du disque de frein avec la partie transversale centrale du moyeu serrée entre les deux flasques dans la position de montage sur le véhicule, ce qui permet de réaliser l'usinage de la couronne de freinage dans les conditions de fonctionnement sur le véhicule. On évite ainsi l'utilisation de montages d'usinage complémentaires, ce qui réduit les temps d'intervention et les coûts de fabrication des disques de frein hybrides. 3 [0013] Le procédé d'usinage suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0014] Avantageusement, le serrage du tirant axial se fait par un vérin tournant qui est disposé axialement sur un côté intérieur de la broche opposé au disque de frein. [0015] Avantageusement, le tirant axial comporte à son extrémité extérieure un verrou dépassant radialement de ce tirant, présentant un contour qui n'est pas circulaire, s'ajustant dans un perçage du flasque disposé sur le côté extérieur de la partie centrale du moyeu. [0016] Dans ce cas, avantageusement avant l'étape de serrage des flasques, le procédé comporte une étape de rotation du verrou. [0017] En particulier, le verrou peut présenter en vue de face une forme en étoile à trois branches. [0018] Avantageusement, le procédé applique une force axiale de serrage des flasques donnant une pression sur la partie centrale du moyeu équivalente à celle donnée par le serrage axial réalisé sur le véhicule avec un couple de serrage préconisé. [0019] L'invention a aussi pour objet un outillage d'usinage d'un disque de frein hybride mis en oeuvre rxi.r un procédé d'usinage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu'il comporte une broche de tour comprenant un mandrin disposant d'une face transversale tournée vers la partie centrale du moyeu, formant un flasque serré sur cette partie centrale du moyeu. [0020] Avantageusement, la face transversale du mandrin tournée vers le côté extérieur, comporte au centre un épaulement de centrage du disque de frein. [0021] Avantageusement, le tirant axial traverse l'ensemble de la broche pour relier le verrou de son extrémité extérieure à un vérin tournant se trouvant à son extrémité intérieure. [0022] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels : [0023] [Fig. 1] - la figure 1 est une vue éclatée d'une broche de tours d'usinage comportant des éléments pour un procédé d'usinage d'un disque de frein hybride selon l'invention ; 4 [0024] [Fig. 2] - la figure 2 présente pour ce procédé une étape de positionnement du disque de frein sur la broche ; [0025] [Fig. 3] - la figure 3 présente une étape suivante de positionnement du flasque de serrage extérieur sur la broche ; [0026] [Fig. 41 - la figure 4 présente une étape suivante de rotation d'un verrou à l'extrémité extérieure d'un tirant axial de la broche pour un montage du type baïonnette ; et [0027] [Fig. 5] [0028] [Fig. 6] - les figures 5 et 6 présentent en coupe axiale le moyeu du disque de frein successivement avant et après son serrage par les fiasques. [0029] La figure 1 présente un disque de frein hybride 2 disposé suivant un axe principal de rotation A, comportant un moyeu en tôle d'acier emboutie comprenant une partie centrale transversale 6 de fixation sur le porte-moyeu du véhicule, et vers un côté axial appelé côté extérieur correspondant au côté extérieur du véhicule, indiqué par la flèche EXT, une partie axiale 4 puis une partie radiale recevant par surmoulage la couronne de frottement en fonte 8. [0030] Le côté intérieur de la partie transversale du moyeu 6 est destiné à être serré sur un appui interne formé par le porte-moyeu du véhicule, le côté extérieur à être serré sur un appui externe formé par la jante de la roue venant se bloquer dessus par des écrous répartis sur le pourtour de cette partie centrale. [0031] En particulier la partie transversale du moyeu 6 peut présenter une forme légèrement bombée venant de son emboutissage, et une déformation venant du surmoulage à haute température de la couronne de frottement 8. Le serrage de la partie transversale du moyeu 6 entre les deux appuis plans sur le véhicule, redressant cette partie, entraîne une déformation de la couronne de frottement 8. [0032] Une broche de tour 12 comporte axialcment du côté extérieur un mandrin de fixation 14 disposant d'une face transversale plate d'appui interne 16, formant un flasque interne similaire à l'appui formé par le porte-moyeu du véhicule. La partie centrale de la face d'appui interne 16 comporte un petit épaulement 30 de centrage d'un perçage central 10 du moyeu du disque de frein 2. [0033] Un flasque externe 24 constitue une rondelle épaisse et rigide, comprenant du côté intérieur une face transversale plate d'appui 26 formant un appui externe similaire à celui formé par la jante de la roue du véhicule. Le flasque externe 24 comporte un perçage central 28 disposant d'une forme étoilée à trois branches réparties sur le contour, chaque branche présentant des côtés parallèles, et une extrémité radialement extérieure centrée sur l'axe principal A. [0034] La broche de tour 12 comporte un tirant axial 18 fortnant une tige comprenant à son extrémité extérieure un verrou 20 présentant une forme étoilée s'ajustant dans le perçage central étoilé 28 du fiasque externe 24. Le côté intérieur du tirant axial 18 est relié à un cylindre de serrage 22 formant un vérin hydraulique tournant avec la broche du tour, de manière à appliquer une traction sur ce tirant vers le côté intérieur. [0035] D'une manière générale la forme du perçage central 28 et du verrou 20 peut présenter tout contour qui n'est pas circulaire, en particulier une forme étoilée comprenant un nombre de branches quelconque, par exemple deux ou quatre branches. [0036] La figure 2 présente une étape d'introduction du disque de frein 2 sur le mandrin 14 de la broche 12, en ajustant son perçage central 10 sur l'épaulement de centrage 30 de ce mandrin. [0037] La figure 3 présente une étape suivante de mise en position du flasque externe 24, en passant le verrou 20 dans le perçage étoilé 28 de ce flasque externe, pour mettre en contact sa face d'appui externe 26 sur la partie centrale transversale du moyeu 6 du disque de frein 2. [0038] Les figures 4 et 5 présentent une étape suivante de rotation d'un sixième de tour du tirant axial 18 avec son verrou 20, ce qui met chaque branche de ce verrou dans une position intermédiaire entre deux branches du perçage étoilé 28 du flasque externe 24, en formant un verrouillage du type baïonnette. La partie transversale du moyeu 6 comporte une forme légèrement bombée vers le côté intérieur, présentée figure S. [0039] La figure 6 présente une traction axiale vers le côté intérieur sur le tirant 18, par le cylindre de serrage 22, les branches du verrou 20 venant serrer le flasque externe 24 sur la partie transversale du moyeu 6. On obtient un redressement de cette partie transversale du moyeu 6, qui est serrée fortement entre les deux appuis plans représentant d'un côté le porte-moyeu et de l'autre côté la roue du véhicule. Avantageusement la traction axiale sur le tirant 18 est similaire à l'effort de serrage axial donné par les appuis sur le véhicule, de manière à obtenir une déformation identique du moyeu du disque de frein 2. [0040] Dans une opération suivante on usine la couronne de frottement 8 du disque de frein 2, qui présente alors une forme identique à celle qu'elle trouvera dans le véhicule lors du fonctionnement des freins. [0041] En particulier l'installation d'usinage peut comporter un système de manipulation automatique réalisant le chargement du disque de frein 2 sur le mandrin 14 du tour, puis la mise en place du flasque externe 24, et enfin la rotation du verrou 20 pour assurer le montage du type baïonnette. Après l'usinage le système de manipulation réalise ensuite les opérations en sens inverse pour déposer le disque de frein 2 usiné, avant d'en charger un nouveau. 7