TAMBOUR DE FREIN COMPORTANT UNE COURONNE THERMIQUE REALISEE PAR EXTRUSION D'UN ALLIAGE ALUMINIUM La présente invention concerne un tambour de frein, en particulier pour le freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel tambour, et un véhicule automobile équipé de ce type de tambour de frein. 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. Un type de frein connu comporte un tambour fixé à un moyeu tournant avec la roue, comprenant une surface cylindrique intérieure recevant la pression de deux segments de freins qui s'écartent l'un de l'autre sous l'effet d'un vérin hydraulique de commande. Pour réduire la masse du tambour tout en améliorant sa capacité d'absorption d'énergie thermique, un type de tambour connu, présenté notamment par le document FR-A1-2966537, comporte une tôle comprenant une forme cylindrique dont la face intérieure constitue la piste de freinage, la face extérieure comportant un anneau qui est d'abord fixé sur ce cylindre, avant de recevoir ensuite par surmoulage une masse thermique en alliage d'aluminium, afin de réaliser un bon accrochage de cette masse. Un problème qui se pose avec ce type de tambour de frein est que les formes de la surface extérieure d'échange avec l'air ambiant, réalisables par le moulage de l'alliage d'aluminium, sont limitées par ce procédé de fonderie. En particulier, on ne peut pas réaliser par ce procédé des ailettes fines et resserrées, comportant une hauteur importante, ce qui limite la surface d'échange et donc les possibilités de refroidissement. De plus, le surmoulage de la masse thermique peut comporter une lame d'air au niveau de la liaison avec le support, formant une résistance thermique qui pénalise l'évacuation des calories de la piste de freinage.The present invention relates to a brake drum, in particular for the braking of a motor vehicle, as well as to a method of manufacturing such a drum, and to a brake drum. motor vehicle equipped with this type of brake drum. Motor vehicles generally comprise a braking system comprising a brake pedal acting on a master cylinder, for transmitting by hydraulic circuits a pressure of the fluid to the brakes which act on each wheel of the vehicle. A known type of brake comprises a drum fixed to a hub rotating with the wheel, comprising an inner cylindrical surface receiving the pressure of two brake segments which deviate from one another under the effect of a hydraulic jack control. To reduce the mass of the drum while improving its thermal energy absorption capacity, a known type of drum, presented in particular by the document FR-A1-2966537 comprises a sheet comprising a cylindrical shape whose inner face constitutes the track braking, the outer face having a ring which is first fixed on the cylinder, before then receiving by molding a thermal mass of aluminum alloy, to achieve a good attachment of this mass. A problem that arises with this type of brake drum is that the shapes of the outer surface of exchange with the ambient air, achievable by the molding of the aluminum alloy, are limited by this casting process. In particular, it is not possible to achieve by this method thin fins and tightened, having a high height, which limits the exchange surface and therefore the cooling possibilities. In addition, the overmoulding of the thermal mass may comprise an air gap at the connection with the support, forming a thermal resistance which penalizes the evacuation of the calories from the braking track.
Cette résistance thermique oblige à surdimensionner la piste de freinage, et à ajouter de la matière sur le tambour qui augmente le poids. En pratique les essais montrent qu'avec ce procédé de fabrication, on obtient un tambour de frein qui en cas de freinage important et répétitif, par exemple lors d'une descente de montagne comportant une dénivellation importante, continuera à monter en température avec le nombre de freinage, sans atteindre une asymptote pour des températures limites admissibles pour ce type de frein. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un tambour de frein disposant d'une tôle emboutie comprenant une partie circulaire de forme cylindrique comportant à l'intérieur une piste de freinage, et une partie formant un moyeu centré sur un axe, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne thermique entourant la partie cylindrique, comprenant une masse thermique circulaire réalisée par extrusion d'un alliage aluminium suivant l'axe de centrage. Un avantage du tambour de frein selon l'invention est que l'on peut obtenir facilement et de manière économique par le procédé d'extrusion des formes complexes, comprenant de nombreuses ailettes sur la périphérie, qui favorisent les échanges thermiques avec l'air ambiant. Le tambour de frein selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la couronne thermique comprend un anneau de serrage en acier qui serre la partie cylindrique pour se maintenir dessus, sur lequel est fixée la masse thermique. Avantageusement, l'anneau de serrage comporte une bande circulaire en acier mise à plat sur le cylindre, sur laquelle est fixée par emmanchement la masse thermique.This thermal resistance makes it necessary to oversize the braking track, and to add material on the drum which increases the weight. In practice, the tests show that with this manufacturing process, a brake drum is obtained which, in the event of significant and repetitive braking, for example when descending a mountain with a significant difference in elevation, will continue to increase in temperature with the number braking, without reaching an asymptote for permissible temperature limits for this type of brake. The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art. It proposes for this purpose a brake drum having a stamped sheet comprising a circular portion of cylindrical shape having inside a braking track, and a portion forming a hub centered on an axis, characterized in that it comprises a thermal crown surrounding the cylindrical portion, comprising a circular thermal mass produced by extrusion of an aluminum alloy along the centering axis. An advantage of the brake drum according to the invention is that it is possible to obtain easily and economically by the extrusion process complex shapes, comprising numerous fins on the periphery, which promote thermal exchanges with the ambient air. . The brake drum according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with each other. Advantageously, the thermal crown comprises a steel clamping ring which clamps the cylindrical part to hold on, on which is fixed the thermal mass. Advantageously, the clamping ring comprises a circular steel strip laid flat on the cylinder, on which is fixed by fitting the thermal mass.
En particulier, la bande de l'anneau de serrage peut comporter un rebord circulaire tourné radialement vers l'extérieur.In particular, the band of the clamping ring may comprise a circular flange turned radially outwards.
Avantageusement, la masse thermique circulaire comporte des ailettes radialement extérieures, formées par le procédé d'extrusion. Selon un mode de réalisation, la masse thermique circulaire comporte sur la face transversale opposée au moyeu, une rainure circulaire prévue pour recevoir un bossage complémentaire d'un plateau du frein. Avantageusement, la partie cylindrique de la tôle emboutie, est reliée au moyeu par un raccordement comprenant un grand rayon qui est sensiblement constant sur le contour de ce tambour. Le moyeu de la tôle emboutie peut comporter un bossage central, qui permet de couvrir l'extrémité de l'axe du moyeu supportant ce tambour. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un tambour de frein comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte les étapes suivantes, une tôle est emboutie pour former la partie circulaire de forme cylindrique et le moyeu, l'anneau de serrage est réalisé dans une tôle en acier, en parallèle, la masse thermique circulaire est réalisée par l'extrusion d'un profilé qui est usiné pour lui donner sa largeur, ensuite cette masse thermique est emmanchée sur l'anneau pour former la couronne thermique, puis cette couronne thermique est emmanchée sur la partie cylindrique, et enfin des usinages complémentaires sont réalisés.Advantageously, the circular thermal mass comprises radially outer fins, formed by the extrusion process. According to one embodiment, the circular thermal mass comprises on the transverse face opposite the hub, a circular groove provided to receive a boss complementary to a brake plate. Advantageously, the cylindrical part of the stamped sheet is connected to the hub by a connection comprising a large radius which is substantially constant on the contour of this drum. The hub of the stamped sheet may comprise a central boss, which covers the end of the axis of the hub supporting the drum. The invention also relates to a method of manufacturing a brake drum comprising any one of the preceding features, which comprises the following steps, a sheet is stamped to form the circular portion of cylindrical shape and the hub, the clamping ring is made in a steel sheet, in parallel, the circular thermal mass is achieved by the extrusion of a profile which is machined to give it its width, then this thermal mass is fitted on the ring to form the thermal crown, then this thermal crown is fitted on the cylindrical part, and finally complementary machining is performed.
L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un système de freinage équipé de tambours de frein, qui comportent 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 : - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un tambour de frein selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de la face avant de ce tambour de frein ; - la figure 3 est une vue de la tôle emboutie de ce tambour de frein ; - la figure 4 est une vue de l'anneau de serrage de ce tambour de frein - la figure 5 est une vue de détail de la masse thermique circulaire ; et - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un tambour de frein suivant une variante. Les figures 1 à 4 présentent un tambour de frein 1 comportant une tôle emboutie 2 comprenant une partie cylindrique 4 centrée sur un axe de rotation, disposant d'une surface intérieure formant une piste de frottement pour des patins de freins qui viennent presser dessus La partie cylindrique 4 est reliée par un raccordement comprenant un grand rayon 6 sensiblement constant sur le contour du tambour, à une partie sensiblement plate 8 formant un moyeu transversal, qui comporte un perçage central 12, et des perçages décalés 10 recevant des vis permettant de fixer une roue du véhicule. Le grand rayon 6 permet d'absorber des différences de dilatation entre la partie cylindrique 4 qui peut s'échauffer fortement, et le moyeu 8, sans introduire de contraintes trop importantes dans la matière.The invention furthermore relates to a motor vehicle comprising a braking system equipped with brake drums, which comprise any one of the preceding features. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a partial sectional view axial of a brake drum according to the invention; FIG. 2 is a view of the front face of this brake drum; - Figure 3 is a view of the stamped sheet of the brake drum; FIG. 4 is a view of the clamping ring of this brake drum; FIG. 5 is a detailed view of the circular thermal mass; and - Figure 6 is an axial sectional view of a brake drum according to a variant. FIGS. 1 to 4 show a brake drum 1 comprising a stamped sheet metal 2 comprising a cylindrical part 4 centered on an axis of rotation, having an internal surface forming a friction track for brake pads that press on it. cylindrical 4 is connected by a connection comprising a large substantially constant radius 6 on the drum contour, a substantially flat portion 8 forming a transverse hub, which comprises a central bore 12, and offset holes 10 receiving screws for fixing a vehicle wheel. The large radius 6 makes it possible to absorb differences in expansion between the cylindrical part 4, which can become very hot, and the hub 8, without introducing excessive stresses into the material.
La tôle 2 réalisée par emboutissage d'un acier, qui peut être en particulier un acier inoxydable, comprenant des caractéristiques mécaniques supérieures à celle de la fonte, constitue un moyen simple et économique comportant une masse réduite, permettant d'obtenir une pièce rigide. La surface extérieure de la partie cylindrique 4 reçoit une couronne thermique circulaire 20 enserrant cette partie, comprenant un anneau de serrage 22 formé par une bande circulaire en acier mise à plat sur ce cylindre, sur laquelle est fixée de manière rigide une masse thermique en alliage d'aluminium 24, qui constitue une matière comprenant une bonne capacité d'absorption de calories grâce à sa conductibilité thermique.Sheet 2 made by stamping a steel, which may be in particular a stainless steel, comprising mechanical characteristics greater than that of cast iron, is a simple and economical means with a reduced mass, to obtain a rigid part. The outer surface of the cylindrical portion 4 receives a circular thermal crown 20 enclosing this portion, comprising a clamping ring 22 formed by a circular steel strip laid flat on this cylinder, on which is rigidly fixed a thermal mass alloy aluminum 24, which is a material comprising a good caloric absorption capacity due to its thermal conductivity.
On notera que la conductibilité de l'alliage d'aluminium qui est de l'ordre de 120 à 180W/m.K suivant les alliages, est nettement plus importante que celle de la fonte qui est de l'ordre de 50W/m.K, ce qui assure une évacuation thermique bien meilleure avec une masse réduite. L'anneau de serrage 22 comprend du côté de la face avant 12, un petit rebord circulaire continu 40 tourné radialement vers l'extérieur, qui est formé par un pliage de la tôle constituant cette bande. La masse thermique 24 2 9996 72 5 emmanchée sur l'anneau 22, vient axialement par l'arrière en appui sur le rebord 40, et laisse vers l'avant une rainure circulaire 32 qui correspond à la hauteur de ce rebord. La rainure circulaire 32 reçoit un bossage circulaire correspondant du 5 plateau supportant les patins de frein, qui s'ajuste dedans afin d'assurer une étanchéité à l'eau et à la poussière de l'intérieur du tambour 1. La masse thermique 24 détaillée figure 5, est réalisée par extrusion en continu d'un profilé en alliage d'aluminium suivant l'axe de rotation du tambour de frein, au travers d'une filière donnant le contour de la section 10 transversale de cette masse. Le profilé est ensuite coupé en tranche d'épaisseur constante par usinage, pour former la masse thermique finie 24. On peut ainsi facilement donner à cette section des formes complexes, pour former un radiateur comprenant des épaisseurs d'ailette 30 réduites et une hauteur importante. 15 En particulier, la section présentée comporte une série d'ailettes 30 rapprochées, comprenant chacune une épaisseur de 3mm et une hauteur de 13mm, espacées par des creux d'environ 2,5mm de largeur. En choisissant une largeur axiale de la masse thermique 24 qui est de 19mm, on peut ainsi sur un diamètre supérieur à 200mm réaliser facilement 131 ailettes, ce qui 20 donne une surface d'échange thermique d'environ 16dm2, au lieu de 3dm2 pour une solution connue comportant des ailettes réalisée par une fonderie. Les essais montrent qu'avec ce type de masse thermique 24 comportant une surface d'échange thermique très importante, on obtient en cas de freinage important et répétitif, une température asymptotique avant 25 d'atteindre des températures limites admissibles pour ce type de frein. Un exemple de procédé de fabrication du tambour de frein 1 selon l'invention, est le suivant. Dans une première étape, la tôle 2 est emboutie et découpée, afin de former la partie cylindrique 4 et le moyeu 8 reliés par le grand rayon 6 qui 30 permet d'absorber des différences de dilatation entre ces deux parties.Note that the conductivity of the aluminum alloy which is of the order of 120 to 180 W / mK depending on the alloys, is significantly larger than that of the cast iron which is of the order of 50W / mK, which ensures a much better thermal evacuation with a reduced mass. The clamping ring 22 comprises on the side of the front face 12, a small continuous circular flange 40 rotated radially outwards, which is formed by a folding of the sheet constituting this strip. The thermal mass 24 fitted on the ring 22, comes axially from the rear bearing on the rim 40, and leaves a circular groove 32 which corresponds to the height of this rim. The circular groove 32 receives a corresponding circular boss of the brake pad-bearing plate, which fits in to provide water and dust tightness of the interior of the drum 1. The detailed thermal mass 24 FIG. 5 is made by continuous extrusion of an aluminum alloy profile along the axis of rotation of the brake drum, through a die giving the contour of the transverse section of this mass. The profile is then cut into a slice of constant thickness by machining, to form the finished thermal mass 24. It is thus easily possible to give this section complex shapes, to form a radiator comprising reduced fin thicknesses and a large height. . In particular, the presented section comprises a series of closely spaced fins 30, each having a thickness of 3 mm and a height of 13 mm, spaced by recesses of approximately 2.5 mm in width. By choosing an axial width of the thermal mass 24 which is 19mm, it is thus possible over a diameter greater than 200mm to easily make 131 fins, which gives a heat exchange area of about 16dm2, instead of 3dm2 for a known solution comprising fins made by a foundry. The tests show that with this type of thermal mass 24 having a very large heat exchange surface, an asymptotic temperature is obtained in the event of a large and repetitive braking before reaching the permissible temperature limits for this type of brake. An example of a method of manufacturing the brake drum 1 according to the invention is as follows. In a first step, the sheet 2 is stamped and cut to form the cylindrical portion 4 and the hub 8 connected by the large radius 6 which makes it possible to absorb differences in expansion between these two parts.
En parallèle, l'anneau de serrage 22 est réalisé dans une tôle en acier, comportant une résistance mécanique suffisante pour permettre un serrage sur la partie cylindrique 4 de la tôle emboutie 2, avec une mise en place par emmanchement, afin de garantir un maintien dans le temps pour toutes les conditions de température. La masse thermique circulaire 24 est réalisée par l'extrusion d'un profilé, qui est usiné pour lui donner sa largeur. Dans une étape suivante, la masse thermique 24 est emmanchée sur l'anneau de serrage 22, en laissant axialement une largeur qui dépasse de chaque côté de cet anneau.In parallel, the clamping ring 22 is made in a steel sheet, having a sufficient mechanical strength to allow clamping on the cylindrical portion 4 of the stamped sheet 2, with an implementation by fitting, to ensure a maintenance in time for all temperature conditions. The circular thermal mass 24 is formed by the extrusion of a profile, which is machined to give it its width. In a next step, the thermal mass 24 is fitted on the clamping ring 22, axially leaving a width that protrudes from each side of this ring.
Une étape suivante comprend l'emmanchement de la couronne thermique 20 sur la partie cylindrique 4, qui peut être fait par une presse serrant axialement cette couronne. En particulier, le serrage de l'anneau 22 sur la partie cylindrique 4 de la tôle emboutie 2, peut être de l'ordre 0,2mm au rayon afin d'assurer un maintien fiable. Ce niveau de serrage permet d'éviter un décollement des surfaces causé par la dilation différentielle des matériaux en présence, dans tous les cas d'échauffement. Enfin un usinage de finition du tambour de frein 1 peut être réalisé, comprenant notamment un usinage fin ou une rectification de la surface intérieure de frottement, afin d'assurer une parfaite circularité et un état de 20 surface adapté. Comme présenté figure 1, l'anneau de serrage 22 comporte une largeur lui permettant de couvrir une grande partie de la surface extérieure de la partie cylindrique 4. L'anneau 22 couvre notamment la majeure partie de la piste de frottement intérieure, de manière à assurer une conduction la plus 25 directe entre cette piste de frottement générant des calories lors des freinages, et la masse thermique 24 se trouvant dessus. On obtient ainsi un tambour de frein comprenant une masse réduite, grâce à la tôle emboutie 6 assurant la rigidité mécanique avec un minimum de matière, et une bonne dissipation de calories avec la masse thermique 30 24, qui est fixée de manière efficace par un serrage sur la partie cylindrique de cette tôle grâce à l'anneau de serrage 22, tout en évitant de transmettre des contraintes mécaniques trop élevées au niveau de ce serrage dans le cas de fortes températures. La figure 6 présente un tambour de frein 1 comprenant un moyeu 8 de tôle emboutie 6 ne comportant pas de perçage central, mais un bossage central 50 légèrement décalé axialement vers l'extérieur du véhicule, qui permet de couvrir l'extrémité de l'axe du moyeu supportant ce tambour, et de fermer le logement des roulements portés par cet axe. On réalise ainsi de manière simple et économique, sans pièce supplémentaire, une fermeture du logement des roulements assurant 10 l'étanchéité.A next step comprises fitting the heat ring 20 to the cylindrical portion 4, which can be done by a press axially clamping this ring. In particular, the clamping of the ring 22 on the cylindrical portion 4 of the stamped sheet 2 may be of the order of 0.2 mm to the radius to ensure a reliable hold. This level of clamping makes it possible to avoid surface delamination caused by the differential expansion of the materials in the presence, in all cases of heating. Finally, a finishing machining of the brake drum 1 may be carried out, including in particular a fine machining or a grinding of the internal friction surface, in order to ensure perfect circularity and a suitable surface state. As shown in FIG. 1, the clamping ring 22 has a width enabling it to cover a large part of the outer surface of the cylindrical part 4. The ring 22 covers in particular the major part of the internal friction track, so as to provide the most direct conduction between this friction track generating calories during braking, and the thermal mass 24 on it. This results in a brake drum comprising a reduced mass, thanks to the stamped sheet 6 ensuring the mechanical rigidity with a minimum of material, and a good heat dissipation with the thermal mass 24, which is effectively fixed by clamping. on the cylindrical portion of this sheet through the clamping ring 22, while avoiding transmitting too high mechanical stresses at this clamping in the case of high temperatures. FIG. 6 shows a brake drum 1 comprising a hub 8 of stamped sheet metal 6 having no central bore, but a central boss 50 slightly offset axially towards the outside of the vehicle, which makes it possible to cover the end of the axle the hub supporting the drum, and close the bearing housing carried by this axis. This is done in a simple and economical way, without additional parts, closing the bearing housing ensuring tightness.