FR2820794A1

FR2820794A1 - Cinquieme frein de vehicule automobile

Info

Publication number: FR2820794A1
Application number: FR0101857A
Authority: FR
Inventors: Michel Labougle; Ardouin David Galland; Didier Clement
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2002-08-16

Abstract

Dispositif de freinage d'un arbre de transmission pour véhicule comportant un ensemble de disques coaxiaux (100) dont au moins des parties de friction sont en un matériau composite thermostructural, une structure de poussée (122) située en regard d'une face externe d'un premier disque stator d'extrémité, une structure d'appui (124) située en regard d'une face externe d'un deuxième disque stator d'extrémité, et un boîtier (126, 128, 132, 134) étanche et rempli par un liquide de lubrification dans lequel sont logés la structure de poussée, l'ensemble de disques et la structure d'appui. Ce boîtier comporte en outre à sa périphérie externe une galerie circonférencielle (142) pour la circulation d'un liquide de refroidissement.

Description

Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine du freinage des véhicules automobiles, notamment des véhicules routiers poids lourds et elle concerne plus particulièrement un dispositif de freinage à disques sur un arbre de transmission.

Art antérieur
Les poids lourds sont actuellement équipés de motorisation d'une puissance telle que les freins de roues ne peuvent à eux seuls assurer un freinage suffisant dans de nombreuses circonstances, notamment à vitesse élevée. C'est pourquoi, aujourd'hui, ces véhicules industriels comportent des dispositifs ralentisseurs (retarder) permettant de réduire la vitesse du véhicule, particulièrement en descente, pour limiter l'utilisation des freins de roues.

Les ralentisseurs se répartissent essentiellement en trois types connus. Les deux types de ralentisseurs rencontrés le plus fréquemment sont les ralentisseurs hydrauliques et les ralentisseurs électromagnétiques qui présentent toutefois tous deux l'inconvénient d'être des dispositifs lourds dont la capacité de freinage dépend fortement de la température et surtout avec un freinage à basses vitesses peu efficace (les couples de freinage décroissent avec la vitesse) et insusceptible de provoquer l'arrêt du véhicule. Le troisième type de ralentisseur, bien moins conventionnel, est le ralentisseur à friction sèche mettant en oeuvre plusieurs disques stator alternant avec plusieurs disques rotor, tel que l'illustre la demande de brevet FR 2 607 566.

Ce type de ralentisseur souffre toutefois aussi de nombreux inconvénients. Tout d'abord, en matière d'échange thermique, l'utilisation de disques à âme métallique et éléments de friction en composite s'avère peu efficace du fait de la faible conductivité du métal et de la résistance de contact entre le métal et les éléments en composite. Ensuite, le principe retenu d'un

refroidissement par air est peu approprié (l'air est un mauvais conducteur et présente une capacité calorifique faible), et pas de nature à favoriser une grande dissipation d'énergie pourtant essentielle en cas de ralentissement à partir d'une vitesse élevée.

En outre, ce refroidissement par air présente l'inconvénient notable de favoriser l'oxydation des éléments de friction en composite et donc d'engendrer leur usure de façon prématurée. Enfin, la protection thermique générale du ralentisseur apparaît très insuffisante du fait de la transmission des calories essentiellement par conduction du carter du ralentisseur vers le carter de la boîte de vitesse. En outre, les vis de fixation présentes à cet endroit sont fragilisées car elles sont dans une zone chaude.

Objet et définition de l'invention
La présente invention propose donc un dispositif de freinage de transmission à disques qui pallie les inconvénients des dispositifs à friction sèche de l'art antérieur et notamment permet l'obtention d'échanges thermiques plus efficaces (homogènes et mieux répartis), apporte un meilleur pouvoir calorifique et évite toute oxydation prématurée des organes de friction. Un but de l'invention est aussi et surtout de proposer un dispositif de freinage de transmission qui non seulement assure la fonction ralentisseur habituelle des dispositifs de l'art antérieur mais, de plus, fait fonction de cinquième frein capable de fonctionner dans toute la plage d'utilisation du véhicule (et donc jusqu'à l'arrêt) et même d'assurer à lui seul, en lieu et place des freins de roues, un éventuel freinage de détresse. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif qui reste pleinement opérationnel malgré l'usure graduelle des éléments de friction. Encore un but de l'invention est d'assurer au dispositif ainsi défini une protection thermique en rapport avec les transferts de calories mis en jeu.

Ces buts sont atteints par un dispositif de freinage d'un arbre de transmission pour véhicule comportant un ensemble de disques coaxiaux annulaires dont au moins des parties de friction sont en matériau composite, les disques comportant au moins un disque rotor solidaire en rotation de l'arbre de transmission et au

moins deux disques stator disposés de part et d'autre du disque rotor et immobilisés en rotation ; une structure de poussée située en regard d'une face externe d'un premier disque stator d'extrémité à une première extrémité de l'ensemble des disques ; une structure d'appui située en regard d'une face externe d'un deuxième disque stator d'extrémité à une deuxième extrémité de l'ensemble de disques ; et un boîtier dans lequel sont logés la structure de poussée, l'ensemble de disques et la structure d'appui et comportant une première paroi annulaire d'extrémité du coté de la surface de poussée, une deuxième paroi annulaire d'extrémité de coté de la surface d'appui, une paroi périphérique extérieure et une paroi périphérique intérieure, caractérisé en ce que ledit boîtier est étanche et rempli par un liquide de lubrification. Le matériau composite formant lesdites parties de friction est un matériau composite thermostructural, de préférence de type carbone/carbone (C/C) ou encore de type composite à matrice céramique (CMC).

Le fonctionnement du frein dans l'huile (principe de friction humide) permet de dissiper des puissances de freinage particulièrement élevées (de l'ordre de 400KW) au contraire des dispositifs de l'art antérieur. Cette lubrification améliore en outre le rendement mécanique du frein et permet une meilleure régularité du freinage du fait de la stabilité du coefficient de frottement.

La structure de poussée comporte une pluralité d'actionneurs hydrauliques logés dans des chambres hydrauliques dudit boîtier et s'appuyant chacun contre ladite face externe du premier disque stator d'extrémité. Ces actionneurs hydrauliques comportent sur leur face d'appui une pièce de poussée réalisée en un matériau faiblement conducteur de la chaleur et servant d'écran thermique. Ils comportent des moyens de déplacement de ladite pièce de poussée d'une valeur constante prédéterminée et des moyens de rattrapage automatique de l'usure des parties de friction des disques coaxiaux sur lesquelles agit ladite pièce de poussée.

La structure d'appui comporte une pluralité de plots fixés dans une plaque de retenue annulaire supportée par ledit boîtier et s'appuyant chacun contre ladite face externe du deuxième disque

stator d'extrémité. Ces plots et ladite plaque de retenue sont réalisés en un matériau faiblement conducteur de la chaleur de façon à limiter le transfert de chaleur vers le boîtier.

La première paroi annulaire d'extrémité comporte une couronne munie d'un premier orifice pour alimenter en fluide hydraulique de freinage lesdites chambres hydrauliques et d'un second orifice pour en effectuer la purge, ces chambres étant en outre reliées en série par des conduits de communication. Et la seconde paroi annulaire d'extrémité comporte un carter latéral muni d'au moins un orifice de remplissage pour ledit liquide de lubrification et d'au moins un orifice de vidange.

Avantageusement, les plots sont en nombre au moins égal aux actionneurs hydrauliques.

La paroi périphérique intérieure comporte un tube de torsion solidaire en rotation de l'arbre de transmission et servant de support pour le au moins un disque rotor. Et la paroi périphérique extérieure comporte une partie de structure tubulaire immobilisée en rotation et servant de support pour les au moins deux disques stator d'extrémité.

Selon un mode de réalisation avantageux, ledit tube de torsion peut comporter des tenons destinés à coopérer avec des encoches dudit au moins un disque rotor pour assurer la transmission du couple de freinage ou bien comporter une forme extérieure polygonale destinée à coopérer avec une forme complémentaire dudit au moins un disque rotor, la transmission du couple de freinage étant obtenue sur une zone de contact localisée entre ces deux formes associées. De même, ladite structure tubulaire peut comporter des tenons destinés à coopérer avec des encoches desdits au moins deux disques stator d'extrémité et chacun recouverts d'une barrette réalisée en un matériau faiblement conducteur de la chaleur de façon à former un écran thermique et éviter le matage. De préférence, ladite structure tubulaire comporte en outre à sa périphérie externe une virole destinée à créer une galerie circonférencielle pour la circulation d'un liquide de refroidissement.

Avantageusement, ladite couronne, ledit carter latéral, ladite structure tubulaire et ladite virole sont réalisés chacun en un matériau fortement conducteur de la chaleur, de préférence un alliage d'aluminium, ledit tube de torsion étant réalisé en un matériau faiblement conducteur de la chaleur, de préférence un acier, formant écran thermique.

Le dispositif comporte des moyens d'étanchéité dynamique d'une part entre ledit tube de torsion et ladite couronne hydraulique et d'autre part entre ledit tube de torsion et ledit carter latéral. Dans un premier mode de réalisation, ces moyens d'étanchéité comportent un élément d'étanchéité annulaire pourvue de chicanes et de pare lames pour d'une part favoriser l'expulsion de l'huile vers l'intérieur du dispositif par effet centrifuge et d'autre part protéger cette huile des projections extérieures.

Dans un deuxième mode de réalisation, ces moyens d'étanchéité comportent un élément d'étanchéité annulaire de type joint tournant assurant une double étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du dispositif.

Brève description des dessins
Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en coupe partielle et une vue en perspective tronquée montrant un mode de réalisation d'un frein de transmission à disques selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie rotorique du frein de la figure 1,

-la figure 4 est une vue en perspective d'une partie statorique du frein de la figure 1, - la figure 5 montre une couronne de distribution de la pression hydraulique utilisée dans le frein de la figure 1,

- les figures 6A et 6B sont deux vues en coupe illustrant deux exemples de réalisation d'un actionneur hydraulique mis en oeuvre dans le frein de la figure 1, et - la figure 7 illustre un autre exemple de liaison (de type polygonal) d'un disque rotor sur la partie rotorique.

Description détaillée de modes de réalisation
Un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif de freinage d'un arbre rotatif de transmission selon l'invention destiné à un véhicule routier poids lourd est présenté respectivement en coupe et en perspective aux figures 1 et 2.

Le frein de transmission est implanté entre un plateau d'arbre de sortie de boîte de vitesses (non représenté) et un plateau d'arbre de transmission (non représenté) d'axe commun C.

Il peut aussi être monté au niveau de tout arbre tournant de la chaîne cinématique, par exemple sur une prise de force de la boîte de vitesse ou d'une boîte de transfert, entre le moteur et la boîte de vitesse entre la boîte de vitesse et la roue, etc. Dans l'exemple illustré, le frein est fixé directement sur la boîte de vitesse du véhicule.

Ce frein de transmission est du type à friction avec un ensemble de friction 100 comprenant une pluralité de disques coaxiaux comportant un ensemble alterné de disques stator 102, 104,106, 108 et de disques rotors 110,112, 114. Dans l'exemple illustré les disques stator sont au nombre de quatre et les disques rotor au nombre de trois. Cette configuration n'est bien entendu aucunement limitative et, selon le couple de freinage désiré (donc la pression appliquée), un nombre plus important comme un nombre plus faible de disques est tout à fait envisageable. En particulier, on pourra noter la configuration minimale de cet ensemble de friction avec un seul disque rotor entouré par deux disques stator. On veillera toutefois dans chaque configuration à ce que les deux disques d'extrémité 102,108 soient toujours des disques stator (dans le but d'éviter l'emploi de butées tournantes).

L'ensemble de friction est logé, entre une structure de poussée 122 et une structure d'appui 124, à l'intérieur d'un boîtier

étanche 120 rempli d'un liquide de lubrification tel que de l'huile. Cette huile doit présenter une haute tenue en température, une viscosité faible, une chaleur spécifique élevée, et une bonne tenue à l'émulsion pour permettre une lubrification de l'ensemble de friction de façon à en augmenter l'endurance, à assurer un meilleur transfert calorifique et à assurer également un frottement stable et régulier entre les différents disques.

Du fait des températures élevées et des propriétés mécaniques demandées, les matériaux utilisés pour les parties de friction 100 de ces différents disques seront de préférence des matériaux composites thermostructuraux, par exemple de type carbone/carbone (C/C) ou encore de type composite à matrice céramique (CMC), le premier de ces matériaux présentant l'avantage d'une porosité plus importante que le second.

L'utilisation de ces matériaux composites thermostructuraux présente de nombreux avantages notamment au niveau de l'usure (très faible), de la sensibilité (faible) aux variations de vitesse, de pression, d'inertie et de température, grâce à un coefficient de frottement (particulièrement stable et peu sensible à la nature de l'huile), et de la porosité naturelle résiduelle de ces matériaux.

Chacun des disques rotor, d'axe C, est solidaire en rotation d'un tube de torsion 126 destiné à être accouplé à l'arbre de transmission au niveau d'un anneau central de fixation 126a par des moyens de liaison conventionnels 116. Ce tube de torsion est avantageusement réalisé en un matériau faiblement conducteur de la chaleur, de préférence un acier dur, formant écran thermique dans le but de protéger le cardan de transmission du véhicule, le roulement et le joint d'étanchéité de sortie de boîte de vitesse. Sur l'exemple de la figure 3, cette liaison solidaire est effectuée par l'intermédiaire de tenons longitudinaux 126b formées sur une partie centrale d'une surface périphérique externe 126c du tube de torsion et destinées à coopérer avec des encoches parallèles à l'axe C pratiquées dans la couronne intérieure de ces disques rotor.

On notera que cette surface périphérique externe 126c du tube de torsion forme une paroi périphérique intérieure du boîtier étanche
120.

De même, comme le montre la figure 4, chacun des disques stator, d'axe C, est solidaire d'une pièce de structure tubulaire (carter 128 fixé sur la boîte de vitesse ou au châssis du véhicule par des moyens de liaison conventionnels 118) en matériau fortement conducteur, de préférence en alliage d'aluminium, par l'intermédiaire de plusieurs séries de tenons 128a implantés sur une surface périphérique interne 128b de ce carter et destinés à coopérer avec des encoches parallèles à l'axe C pratiquées dans la couronne extérieure de ces disques stator. On notera que cette surface périphérique interne 128b du carter forme également une paroi périphérique extérieure du boîtier étanche 120. Afin de répartir les pressions de contact issues du couple de freinage sur tous les tenons et d'éviter tout matage, les tenons d'une même série (c'est à dire disposés sur une même ligne parallèle à l'axe C) sont recouverts d'une barrette métallique 130, de préférence en acier dur, pour jouer aussi un rôle d'écran thermique vis à vis des tenons 128a du carter.

Outre les deux parois périphériques précitées, le boîtier étanche 120 comporte aussi deux parois latérales d'extrémité annulaires, l'une formée par une couronne 132 et l'autre par un carter latéral 134. La couronne qui comporte la structure de poussée 122 et assure la distribution de la pression hydraulique de freinage est avantageusement réalisée en un alliage d'aluminium pour favoriser les échanges thermiques (l'évacuation des calories) avec le milieu extérieur. Le carter latéral qui coiffe la structure d'appui 124 assure ! a fermetures du boîtier et comporte au moins un orifice d'alimentation 134a pour le remplissage du liquide de lubrification et au moins un orifice de vidange 134b pour faciliter le changement de l'huile. Pour favoriser les échanges thermiques avec le milieu extérieur, il est également réalisé en un alliage d'aluminium. La couronne hydraulique 132 comme le carter latéral 134 sont fixés de part et d'autre du carter 128 par des moyens de liaison conventionnels.

La structure d'appui 124 comporte une pluralité de plots 136 fixés dans une plaque de retenue annulaire 138 supportée par le carter 128 et s'appuyant chacun contre la face externe d'un

disque stator d'extrémité. La réalisation de la plaque de retenue, qui referme l'effort de poussée de la structure de poussée, sous la forme de deux anneaux d'inertie reliés par un voile conique de faible épaisseur évite tout arc-boutement des plots. La surface de contact limitée de ces plots ainsi que leur réalisation et celle de la plaque de retenue en un matériau faiblement conducteur de la chaleur tel qu'un acier dur permettent en outre d'assurer une bonne isolation thermique sans pénaliser les échanges calorifiques de ce disque stator d'extrémité avec l'huile.

Afin de favoriser encore plus les échanges thermiques et d'évacuer les calories afin d'accélérer le refroidissement du frein pendant et à l'issu du freinage, la pièce de structure tubulaire 128 est avantageusement pourvue à sa périphérie d'une virole 140 qui crée une galerie circonférencielle 142 dans lequel peut circuler un liquide de refroidissement, avantageusement de l'eau provenant ou non (un circuit autonome est tout à fait envisageable) du circuit de refroidissement du moteur du véhicule (circuit de radiateur par exemple). La section de cette galerie est dimensionnée de façon à obtenir un régime turbulent important pour favoriser les échanges thermiques sans toutefois avoir des pertes de charges trop importantes. En la munissant d'ailettes externes et en la réalisant en un matériau fortement conducteur de la chaleur, tel un alliage d'aluminium, cette virole joue un rôle supplémentaire d'échangeur avec le milieu ambiant extérieur.

L'étanchéité du boîtier est assurée par un élément d'étanchéité annulaire 144,146 disposé entre une première partie d'extrémité de la surface périphérique externe du tube de torsion
126d et une surface périphérique interne 132a de la couronne hydraulique d'une part et entre une seconde partie d'extrémité de la surface périphérique externe du tube de torsion 126e et une surface périphérique interne 134c du carter latéral de fermeture d'autre part. La structure de cet élément d'étanchéité peut varier selon le dimensionnement du frein de transmission. Pour des diamètres importants, comme c'est le cas dans les véhicules routiers, l'étanchéité dynamique de ce boîtier peut être assurée par un élément d'étanchéité annulaire pourvue de chicanes et de

pare lames pour d'une part favoriser l'expulsion de l'huile vers l'intérieur du frein par effet centrifuge et casser la vague d'huile lors du freinage ou de l'accélération du véhicule et d'autre part protéger cette huile des projections extérieures (eau, boues, graviers, etc.). Par contre, pour des diamètres plus petits (petit véhicule industriel par exemple), cette étanchéité peut être assurée plus simplement, vis à vis de l'extérieur comme de l'intérieur, par des joints tournants classiques (type joints à lèvres), sous réserve d'ajouter des roulements pour permettre un bon centrage entre le joint et la partie tournante (ce qui en outre limitera les vibrations).

La couronne 132 qui forme une des parois latérales du boîtier étanche 120 est illustrée à la figure 5. Elle a pour rôle essentiel de distribuer la pression hydraulique de freinage à la structure de poussée 122 afin de générer l'effort presseur sur l'ensemble de friction 100. Elle doit aussi résister aux sollicitations mécaniques et thermiques. Cette couronne hydraulique est munie de deux orifices, l'un 132b pour alimenter en fluide hydraulique de freinage (depuis un réservoir non représenté) des chambres hydrauliques 132c qui contiennent des actionneurs hydrauliques 148, et l'autre 132d pour la purge du circuit hydraulique de freinage. L'ensemble de ces actionneurs constitue la structure de poussée précitée. Ces chambres sont reliées en série par des conduits de communication 132e qui distribue le fluide de freinage chambre après chambre. Ces conduits étant réalisés par perçage traversant, il est prévu d'obturer par des bouchons 132f les conduits non fonctionnels. La couronne comporte en outre des alvéoles 132g pour augmenter la capacité d'huile dans le frein, augmenter la surface d'échange entre l'huile et la couronne (donc augmenter les échanges thermiques) et en outre alléger cette couronne hydraulique.

La figure 6A montre en détail un premier exemple de réalisation d'un actionneur hydraulique 148.

Dans l'exemple illustré, cet actionneur est formé de deux pistons coaxiaux 150,152 qui assure l'un 152 une approche (phase dans laquelle le freinage est possible et suffisant) d'une valeur toujours constante quel que soit l'usure des éléments de friction, et

l'autre 150 un rattrapage d'usure (lorsque le freinage devient insuffisant du fait de l'usure des parties de friction). Bien entendu, la réalisation de ces deux fonctions en un seul piston 180 est tout à fait possible comme il sera décrit plus avant en référence à la figure 6B.

Un premier joint d'étanchéité 154 est disposé entre les premier et second pistons ainsi qu'un ensemble de bagues de frottement fendues 156 maintenues en place par une rondelle d'appui 158 et un anneau de blocage (circlips 160). Ces bagues de frottement ont deux fonctions. La première est de compenser l'usure des parties de friction de l'ensemble de disques 100. La seconde est d'empêcher tous déplacements relatifs du piston 150 par rapport au piston 152 lors de la compression d'un ressort de rappel 162 (course d'approche). Ce ressort de rappel a pour but de rappeler d'une course toujours identique (supérieure ou égale à la course d'approche) les pistons 150,152, permettant la libération des éléments de friction 100 lorsque la pression de commande hydraulique de freinage amenée à la chambre hydraulique 132c via l'orifice 132b et les conduits 132d chute.

A l'intérieur du premier piston (piston interne 150) est rapportée une pièce de poussée 164 destinée à venir en contact directement avec la face externe d'un premier disque stator d'extrémité 108. Cette pièce réalisée en un matériau peu conducteur a aussi pour fonction de protéger thermiquement les éléments sensibles de l'actionneur. Le second piston (piston externe 152) est monté dans une chemise 166 elle même montée dans la chambre hydraulique. Un second joint d'étanchéité 168 est également prévu entre le second piston et la chemise et un troisième joint d'étanchéité 170 est prévu entre la chemise et la chambre. Bien entendu, tous ces joints doivent avoir une bonne tenue en température et être compatibles d'une part avec le fluide de commande hydraulique utilisé et d'autre part avec le liquide de lubrification.

Chacun de ces trois joints d'étanchéité est muni d'une contre-bague non fendue en téflon 172,174, 176 pour garantir un non pincement du joint et une meilleure protection du joint en

évitant toute extrusion de ce dernier dans le jeu entre alésage et piston. Enfin, un joint racleur 178 est prévu à l'extrémité du premier piston pour protéger les zones de frottement des joints d'étanchéité et des pistons, en empêchant les particules extérieures de pénétrer dans l'actionneur. Une dégradation rapide des zones étanches de l'actionneur peut ainsi être évitée. On veillera à ce que ce joint racleur qui doit présenter une bonne tenue thermique ait un effort de frottement le plus faible possible pour ne pas gêner le rappel des pistons. Pour cela, il sera avantageusement réalisé en téflon chargé de bronze ou encore en feutre.

Un second exemple de réalisation d'un actionneur est maintenant décrit en regard de la figure 6B. On note toujours la présence d'un ensemble de bagues de frottement fendues 182 cette fois maintenues en place par une entretoise 184 montée à l'arrière du piston unique 180. Un ressort de rappel 186 trouve appui entre une partie interne de cette entretoise et une rondelle de retenue 188 fixée à l'extrémité arrière du piston par un anneau de serrage 190. A l'intérieur du piston unique 180 est aussi rapportée une pièce de poussée 192 destinée à venir en contact directement avec la face externe d'un premier disque stator d'extrémité 108. Cette pièce réalisée en un matériau peu conducteur a aussi pour fonction de protéger thermiquement les éléments sensibles de l'actionneur. Ce piston est par ailleurs monté dans une chemise 194 elle même montée dans la chambre hydraulique. Un joint d'étanchéité 196 est également prévu entre le piston et la chemise et un autre joint d'étanchéité 198 est prévu entre la chemise et la chambre. Chacun de ces deux joints d'étanchéité est muni d'une contre-bague en téflon 200,202. Comme précédemment, tous ces joints doivent avoir une bonne tenue en température et être compatibles d'une part avec le fluide de commande hydraulique utilisé et d'autre part avec le liquide de lubrification. On notera également la présence à l'extrémité avant du piston d'un joint racleur 204.

Lorsque le fonctionnement simultané des actionneurs 148 est commandé, le déplacement en translation des pièces de poussée 164,192 provoque l'application d'un effort de pression sur

les disques qui réalise le freinage désiré sur l'arbre de transmission par la liaison entre les disques rotor et stator. Les efforts en rotation exercés sur le carter 128 par les disques stator 102,104, 106,108 lors du freinage sont repris par les tenons 128a qui sont protégés par les barrettes métalliques 130.

Une partie significative de la chaleur engendrée par le frottement mutuel des disques est évacuée par l'huile présente dans le boîtier, lequel est protégé dans les zones fonctionnelles par les différents écrans thermiques. Ainsi, la pièce de poussée 164, 192 limite le transfert de chaleur par conduction entre l'ensemble de friction 100 et l'actionneur 148 afin d'éviter toute détérioration thermomécanique des joints de l'actionneur et protéger le liquide de freinage de l'ébullition (vapor lock). Les plots dont la surface de contact est limitée et la plaque de retenue limitent le transfert de chaleur par conduction vers la zone de fixation de la plaque de retenue 138 sur la pièce tubulaire 128. Le transfert par conduction entre les disques stator et sa paroi périphérique externe (la structure tubulaire 128) est limité par les barrettes 130 en un matériau faiblement conducteur de la chaleur recouvrant chaque série de tenons de cette structure.

Ainsi, le principe de la friction liquide associé à l'emploi de matériaux fortement conducteur de la chaleur tel que l'aluminium, favorisant le transfert de calories vers le milieu extérieur, et renforcé par son circuit de refroidissement circonférentiel, permet une utilisation du frein de transmission selon l'invention dans toute la plage de fonctionnement d'un véhicule routier poids lourd. Son utilisation est ainsi possible jusqu'à l'arrêt complet du véhicule, seul ou en complément des freins de roues (du tracteur comme de sa remorque). Il agit donc comme un cinquième frein.

Bien entendu, si la description présente s'est attachée à décrire essentiellement un dispositif destiné au freinage des arbres de transmission de poids lourds, il est clair qu'un tel dispositif peut être mis en oeuvre également avec un arbre de transmission ou un arbre rotatif moteur de tout autre véhicule industriel (un engin de travaux publics par exemple) ou agricole ou militaire (véhicule

blindé notamment). De même, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres modes de réalisation alternatif de ceux illustrés précédemment peuvent être envisagés, comme une liaison solidaire de type polygonale, par exemple pentagonale comme illustré sur la figure 7, entre le tube de torsion 126 qui présente comme précédemment un anneau central de fixation 126a et les disques rotor, la couronne intérieure de ces disques rotor étant bien évidemment usinée avec une forme complémentaire. En outre, des lumières 206,208 sont aménagées pour la circulation de l'huile de façon à laisser entre elles des zones de contact rotor/tube 210 de dimensions suffisantes et parfaitement localisées pour assurer la transmission du couple de freinage. On notera que la lumière 208 est aussi utile pour diminuer les concentrations de contraintes.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage d'un arbre de transmission pour véhicule comportant un ensemble de disques coaxiaux (100) dont au moins des parties de friction sont en matériau composite, les disques comportant au moins un disque rotor (110,112, 114) solidaire en rotation de l'arbre de transmission et au moins deux disques stator (102,104, 106,108) disposés de part et d'autre du disque rotor et immobilisés en rotation ; une structure de poussée (122) située en regard d'une face externe d'un premier disque stator d'extrémité (108) à une première extrémité de l'ensemble des disques ; une structure d'appui (124) située en regard d'une face externe d'un deuxième disque stator d'extrémité (102) à une deuxième extrémité de l'ensemble de disques ; et un boîtier (120) dans lequel sont logés ladite structure de poussée, ledit ensemble de disques et ladite structure d'appui et comportant une première paroi annulaire d'extrémité (132) du coté de ladite structure de poussée, une deuxième paroi annulaire d'extrémité (134) de coté de ladite structure d'appui, une paroi périphérique extérieure (128) et une paroi périphérique intérieure (126), caractérisé en ce que ledit boîtier est étanche et rempli par un liquide de lubrification.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure de poussée comporte une pluralité d'actionneurs hydrauliques (148) logés dans des chambres hydrauliques (132c) dudit boîtier et s'appuyant chacun contre ladite face externe du premier disque stator d'extrémité.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits actionneurs hydrauliques comportent sur leur face d'appui une pièce de poussée (164 ; 192) réalisée en un matériau faiblement conducteur de la chaleur et servant d'écran thermique.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits actionneurs hydrauliques comportent des moyens (152, 162,166 ; 180,182, 184,186, 188,190) de déplacement de ladite pièce de poussée d'une valeur constante prédéterminée et des moyens (150,156, 158,160 ; 180,182, 184,186, 188,190) de

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rattrapage automatique de l'usure des parties de friction des disques coaxiaux sur lesquelles agit ladite pièce de poussée.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première paroi annulaire d'extrémité comporte une couronne (132) munie d'un premier orifice (132b) pour alimenter en fluide hydraulique de freinage lesdites chambres hydrauliques et d'un second orifice (132d) pour en effectuer la purge, ces chambres étant en outre reliées en série par des conduits de communication (132e).
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure d'appui comporte une pluralité de plots (136) fixés dans une plaque de retenue annulaire (138) supportée par ledit boîtier et s'appuyant chacun contre ladite face externe du deuxième disque stator d'extrémité.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits plots et ladite plaque de retenue sont réalisés en un matériau faiblement conducteur de la chaleur de façon à limiter le transfert de chaleur vers le boîtier.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde paroi annulaire d'extrémité comporte un carter latéral (134) muni d'au moins un orifice de remplissage (134a) pour ledit liquide de lubrification et d'au moins un orifice de vidange (134b).
9. Dispositif selon la revendication 2 et la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits plots sont en nombre au moins égal aux dits actionneurs hydrauliques.
10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi périphérique intérieure comporte un tube de torsion (126) solidaire en rotation de l'arbre de transmission et servant de support pour le au moins un disque rotor.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tube de torsion comporte des tenons (126b) destinés à coopérer avec des encoches dudit au moins un disque rotor pour assurer la transmission du couple de freinage.
12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tube de torsion comporte une forme extérieure polygonale

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destinée à coopérer avec une forme complémentaire dudit au moins un disque rotor, la transmission du couple de freinage étant obtenue sur une zone de contact localisée (210) entre ces deux formes associées.
13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi périphérique extérieure comporte une partie de structure tubulaire (128) immobilisée en rotation et servant de support pour les au moins deux disques stator d'extrémité.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite structure tubulaire comporte des tenons (128a) destinés à coopérer avec des encoches desdits au moins deux disques stator d'extrémité et chacun recouverts d'une barrette (130) réalisée en un matériau faiblement conducteur de la chaleur de façon à former un écran thermique et éviter le matage.
15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite structure tubulaire comporte en outre à sa périphérie externe une virole (140) destinée à créer une galerie circonférencielle (142) pour la circulation d'un liquide de refroidissement.
16. Dispositif selon les revendications 5,8, 10,13 et 15, caractérisé en ce que ladite couronne, ledit carter latéral, ladite structure tubulaire et ladite virole sont réalisés chacun en un matériau fortement conducteur de la chaleur, de préférence un alliage d'aluminium, ledit tube de torsion étant réalisé en un matériau faiblement conducteur de la chaleur, de préférence un acier dur, formant écran thermique.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité dynamique (144,146) d'une part entre ledit tube de torsion et ladite couronne hydraulique et d'autre part entre ledit tube de torsion et ledit carter latéral.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent un élément d'étanchéité annulaire pourvue de chicanes et de pare lames pour d'une part favoriser l'expulsion de l'huile vers l'intérieur du

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dispositif par effet centrifuge et d'autre part protéger cette huile des projections extérieures.
19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent un élément d'étanchéité annulaire de type joint tournant assurant une double étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du dispositif.
20. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau composite formant lesdites parties de friction est un matériau composite thermostructural, de préférence de type carbone/carbone (C/C) ou encore de type composite à matrice céramique (CMC).