WO2023218001A1 - Dispositif de protection pour un disque de frein - Google Patents

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WO2023218001A1
WO2023218001A1 PCT/EP2023/062681 EP2023062681W WO2023218001A1 WO 2023218001 A1 WO2023218001 A1 WO 2023218001A1 EP 2023062681 W EP2023062681 W EP 2023062681W WO 2023218001 A1 WO2023218001 A1 WO 2023218001A1
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WO
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brake disc
protection device
plate
protective device
opening
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/062681
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English (en)
Inventor
Christophe Magnin
Weiran Zhang
Original Assignee
Renault S.A.S
Nissan Motor Co., Ltd.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T5/00—Vehicle modifications to facilitate cooling of brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
    • F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D2055/0004—Parts or details of disc brakes
    • F16D2055/0037—Protective covers

Definitions

  • TITLE Protective device for a brake disc
  • the invention relates to a protection device for a brake disc.
  • the invention also relates to a braking system comprising such a protection device.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising such a braking system and/or such a protection device.
  • the brake discs of motor vehicles are generally equipped with a protective device covering at least partially the brake disc to protect it from projections.
  • a protective device forms a barrier against projections of solid and/or liquid particles which could impact the disc and thus damage it. They are generally in the form of a plate extending near an internal face of the brake disc.
  • the aim of the invention is to provide a protection device for a brake disc remedying the above drawbacks and improving the protection devices known from the prior art.
  • a first object of the invention is a protective device allowing effective cooling of the brake disc while maintaining optimal protection of the brake disc.
  • the invention relates to a protection device for a brake disc, the protection device comprising a plate in the form of a crown portion, said plate being intended to extend along a friction surface of the brake disc , said plate comprising a set of reliefs projecting in the opposite direction from the brake disc, each relief comprising a ventilation opening, each opening being oriented so that a flow of air exits from a volume between the brake disc and said plate is oriented substantially parallel to the friction surface of the brake disc.
  • Each opening can be oriented so that a flow of air exiting from the volume between the brake disc and said plate is oriented substantially parallel to a tangent of the brake disc, in the direction of rotation of the brake disc.
  • Each opening can be formed in a single side of a relief, said side extending along a radius of the crown portion.
  • the height of said reliefs can be between 2mm and 10mm inclusive.
  • Each opening can occupy a distinct angular sector of the crown portion.
  • Said crown can extend over an angular sector greater than or equal to 180°.
  • Said set of openings may comprise between eight and twenty openings inclusive.
  • the protection device may comprise at least one deflector arranged at one end of the crown portion, said deflector being configured to guide a flow of air entering between the protection device and the brake disc, in particular the protection device may comprise two deflectors each arranged at one end of the crown portion, each deflector being configured to guide a flow of air entering between the protection device and the brake disc.
  • the protective device can be formed in one piece from a stamped sheet of metal.
  • the invention also relates to a braking system for a motor vehicle, comprising a brake disc, a brake caliper, and a protection device as defined previously, the brake caliper being positioned between two ends of the crown portion.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a protection device as defined above and/or a braking system as defined above.
  • Figure 1 is a front view of a brake disc equipped with a protection device according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the protection device.
  • Figure 3 is a front view of the protection device.
  • Figure 4 is a first partial perspective view of the protection device.
  • Figure 5 is a second partial perspective view of the protection device.
  • FIG. 1 schematically illustrates a braking system 1 of a motor vehicle according to one embodiment of the invention.
  • the motor vehicle can for example be a private vehicle, a utility vehicle, a truck or even a bus.
  • the braking system 1 comprises a brake disc 2, a brake caliper 3, and a protection device 4 for the brake disc 2.
  • the brake disc 2 is integral with a wheel of the vehicle, movable in rotation around 'an axis of rotation Y.
  • the brake caliper 3 is a member provided with a jaw capable of tightening the brake disc 2 to brake the rotation of the wheel.
  • the brake caliper 3 comprises a set of brake pads capable of being pressed against the friction surfaces of the brake disc 2.
  • the protection device 4 can be fixed directly or indirectly on a steering knuckle supporting a spindle. rotation of the wheel.
  • the protection device 4 equips the brake disc 2 of a right front wheel of the vehicle. It covers an internal friction surface of the brake disc, that is to say a friction surface facing the vehicle.
  • the brake caliper 3 is positioned on the front side of the brake disc, i.e. on the side of the brake disc 2 towards which the vehicle is moving forward. According to the point of view in Figure 1, the front is located to the left of the figure and the rear is located to the right of the figure. According to this same point of view, the direction of rotation of the brake disc 2, when the vehicle progresses forward, corresponds to the counterclockwise direction and is represented by an arrow F1.
  • the protection device according to the invention could be fitted to any other brake disc of the vehicle, in particular the brake disc of a left front wheel, and/or a left rear wheel, and/or a wheel right rear.
  • the brake caliper 3 could also be positioned on the rear side of the brake disc.
  • the protection device could also cover an external face of the brake disc.
  • the protection device 4 is illustrated in more detail in Figure 2.
  • the protection device 4 is a member intended to protect the brake disc 2 from any type of projections which could damage it, in particular projections of solid particles such as gravel, stones, sand or mud or liquid splashes.
  • the protection device 4 comprises a plate 5 covering at least part of a friction surface of the brake disc. This plate 5 extends generally in a plane P1 substantially perpendicular to the axis of rotation Y, along a friction surface of the brake disc 2.
  • the plate 5 has the shape of a crown portion whose center corresponds to the axis of rotation Y.
  • the exterior diameter of the crown portion may be slightly greater than the exterior diameter of the brake disc.
  • the crown portion comprises two ends 6A, 6B: a first end 6A is positioned rather downwards, in a lower half of the protection device, and a second end 6B is positioned rather upwards, in an upper half of the protection device. protection.
  • the top and bottom are defined in relation to a vertical axis and the vehicle is considered to rest on horizontal ground.
  • the brake caliper 3 is positioned between the two ends 6A and 6B of the crown portion.
  • the plate 5 extends over an angular sector greater than or equal to 180°.
  • the protection device 4 is fixed relative to the vehicle.
  • the protection device 4 can be attached to a steering knuckle of the vehicle.
  • it comprises three fixing holes 7 distributed at the level of an internal contour of the crown.
  • Plate 5 extends parallel to the brake disc without contact with the latter. The distance separating the plate 5 from the brake disc may be greater than or equal to 1 mm, preferably between 3mm and 10mm.
  • the plate 5 can extend generally in a single plane P1, or alternatively, in several planes parallel to each other and interconnected by connecting portions.
  • the plate 5 can also optionally form a slight angle, for example of the order of 1° or 2°, with the brake disc in order to avoid conflict with any other part of the vehicle located near the brake disc.
  • the plate 5 may also include stiffening ribs and/or reliefs without opening. Plate 5 can thus include portions more or less close to the brake disc.
  • the plate 5 includes a set of ventilation openings 8. These openings 8 are openings passing through the plate 5 and allow the establishment of an air flow which improves the cooling of the brake disc 2. In particular, the openings 8 allow the hot air contained between the brake disc 2 and plate 5 to evacuate.
  • Each opening 8 is formed in a relief 10 distinct from the plate 5, the relief being protruding in the opposite direction of the brake disc 2.
  • the plate 5 comprises a set of reliefs 10 projecting in the opposite direction of the brake disc 2 , and each relief includes a single ventilation opening 8.
  • the contour 9 of each opening 8 comprises at least one segment extending along a radius of the crown portion.
  • Each opening 8 is oriented so that a flow of air leaving from the volume between the brake disc 2 and the plate 5 is mainly oriented parallel to a tangent of the brake disc, in other words parallel to a rotation speed vector of the brake disc 2. Such a direction is notably identified by the arrows F3 in Figure 1.
  • each opening 8 is preferably oriented in the direction of rotation of the brake disc 2. That is to say, each opening 8 is oriented so that a flow of air leaving from a volume between the brake disc 2 and the plate 5 is oriented in the direction of rotation of the brake disc, that is to say in the direction of arrows F3. This results in optimal cooling of the brake disc.
  • all or part of the openings 8 could be oriented so that an air flow leaving from a volume between the brake disc 2 and the plate 5 is oriented in the direction opposite to the direction of rotation of the brake disc, this is that is to say in the opposite direction to the orientation shown in the figures.
  • the openings 8 can be of the "louver” type. This type of opening is also sometimes called after the Anglicism "louver". These are openings substantially inclined relative to the axis perpendicular to the plane P1 in which the plate 5 extends.
  • the orientation of an opening 8 can be defined as the orientation of a vector V, perpendicular to a plane P2 in which the contour 9 of the opening extends.
  • the vector V forms a non-zero angle A1 with the Y axis.
  • This angle A1 can for example be between 20° and 90°, in particular between 45° and 90°.
  • the angle A1 can for example be between 30° and 80°.
  • the contour 9 preferably extends in a plane, however, in the hypothesis where the contour 9 of the opening 8 does not extend perfectly in a plane, the plane P2 can be defined mathematically as the plane for which the average distance of the points of contour 9 to said plane P is minimum.
  • each opening 8 we can define a Frenet reference frame comprising a radial axis R and a tangential axis T.
  • the radial axis R is parallel to a radius of the crown and oriented towards the outside of the crown (centrifugal orientation).
  • the tangential axis T is parallel to a speed vector of the brake disc passing at this opening.
  • the axes R and T are perpendicular to each other and both perpendicular to the axis of rotation Y.
  • the axes Y, R and T form an orthogonal coordinate system.
  • the vector V defining the orientation of the opening, extends in a plane parallel to the axes Y and T.
  • the vector V includes only a tangential component and a component parallel to the axis of rotation Y. It therefore does not include a radial component.
  • the tangential component is non-zero.
  • the vector V is oriented in the direction of an outgoing flow from a volume defined between the brake disc 2 and the plate 5. In other words, the vector V is oriented so as to move away from the brake disc.
  • the component of the speed vector along the tangential axis T is oriented in the same direction as the speed vector of the brake disc at this opening.
  • the reliefs 10 can have a substantially rectangular or trapezoidal shape, or even more generally any polygonal shape, the sides of the polygonal shape being connected or not by roundings.
  • Each relief 10 may comprise a single side 11 extending along a radius of the crown portion and in which one of the openings 8 is formed. The other sides of the relief 10 may have no opening.
  • the reliefs 10 also include a flat surface 12 parallel to the plane P1 but offset relative to the latter.
  • the flat surface 12 is connected by walls 13 to the plane P1.
  • the walls 13 can form folds at approximately 45° with the flat surface 12 and with the plane P1.
  • the contour 9 of each opening 8 comprises at least one segment belonging to the flat surface 12 and one segment belonging to the plane P1.
  • the walls 13 connecting the flat surface 12 to the plate 5 also border the opening 8.
  • the distance along the Y axis separating the flat surface 12 from P1 defines the height of the reliefs.
  • This height can for example be between 2mm and 10mm inclusive. This height range constitutes a good compromise between an increase in the bulk of the protection device and the improvement of the ventilation of the brake disc 2.
  • the protection device 4 is preferably a metal part. It can be entirely formed by stamping, that is to say by a manufacturing process consisting of folding and cutting a sheet of metal.
  • the protection device is simple to manufacture. It does not require more material than the protection devices known from the state of the art.
  • the shapes of the openings 8 and the reliefs 10 are shapes compatible with manufacturing by stamping.
  • the reliefs 10 also increase the rigidity of the protection device 4.
  • each opening 8 occupies an angular sector distinct from the crown portion.
  • the crown portion can be broken down into sectors of approximately 15° each, each sector comprising an opening 8.
  • the protection device can comprise a number of openings 8 greater than or equal to eight, for example between eight and twenty.
  • the openings 8 can be regularly spaced.
  • the length L1 of the openings 8 along the radial axis R can be at least equal to 30% of the width L2 of the crown, preferably at least equal to 70% of the width L2 of the crown.
  • the plate 5 may include a zone 14 without an opening 8, which makes it possible to avoid a conflict between the protection device and another component of the vehicle. In this case, the plate 5 does not have an opening in a lower zone due to the proximity of the protection device with a lower suspension ball joint.
  • the protection device 4 comprises two deflectors 15A, 15B arranged at the ends 6A, 6B of the crown portion.
  • Each deflector 15A, 15B is configured to guide a flow of air entering between the protection disc 4 and the brake disc 2.
  • each deflector 15A, 15B extends obliquely on the side opposite the brake disc. Consequently, each deflector 15A, 15B extends in a plane P3 forming a non-zero angle with the plane P1, for example an angle between 10° and 60°.
  • the protection device could not include such deflectors or only include one of the two deflectors.
  • This outgoing air flow is represented by arrows F3 in Figure 1.
  • the outgoing air flow is therefore generally circular.
  • the air leaving through the openings positioned in the upper part of the protection device is oriented generally from the rear towards the front of the vehicle. Surprisingly, the protection device achieves excellent cooling performance of the brake disc.
  • the performance of the protection device could be quantified by simulation.
  • a brake disc When a brake disc is without a protection device, it reaches a cooling capacity of 41 W/m2K, or a cooling time constant of 285s.
  • This same brake disc equipped with a protection device according to the state of the art would see its cooling capacity reduced to 21W/m2K, i.e. a cooling time constant of 340s.
  • the protection device according to the invention makes it possible to achieve a cooling capacity of 36W/m2K, i.e. a cooling time constant of 296s.
  • the protection device according to the invention makes it possible to achieve performances of cooling very close to those which are achieved in the absence of any protection device.
  • openings 8 allow better protection against projections than other perforated protection devices known from the state of the art.
  • the openings form baffles which make the intrusion of particles between the protection device and the brake disc more unlikely.
  • the protection device provides excellent protection against incident projections parallel to the axis of rotation Y.
  • the openings 8 have a zero or otherwise very small surface area when they are observed in projection along the Y axis. .

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Abstract

Dispositif de protection (4) pour un disque de frein (2), caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (5) en forme de portion de couronne, ladite plaque étant destinée à s'étendre le long d'une surface de friction du disque de frein, ladite plaque comprenant un ensemble de reliefs (10) saillant en direction opposée du disque de de frein (2), chaque relief comprenant une ouverture (8) d'aération, chaque ouverture étant orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis un volume compris entre le disque de frein et ladite plaque soit orienté sensiblement parallèlement à la surface de friction du disque de frein.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de protection pour un disque de frein
Domaine Technique de l'invention
L’invention concerne un dispositif de protection pour un disque de frein. L’invention porte aussi sur un système de freinage comprenant un tel dispositif de protection. L’invention porte encore sur un véhicule automobile comprenant un tel système de freinage et/ou un tel dispositif de protection.
Etat de la technique antérieure
Les disques de frein des véhicules automobiles sont généralement équipés d'un dispositif de protection recouvrant au moins partiellement le disque de frein pour le protéger des projections. Un tel dispositif de protection forme une barrière contre les projections de particules solides et/ou liquides qui pourraient percuter le disque et ainsi l'endommager. Elles se présentent généralement sous la forme d'une plaque s'étendant à proximité d'une face interne du disque de frein.
Si de tels dispositifs de protection protègent bel et bien le disque de frein, en revanche ils limitent la circulation d'air autour du disque de frein et empêchent donc un refroidissement efficace de ce dernier. Les disques de frein équipés d'un tel dispositif de protection sont donc susceptibles d'atteindre des températures plus élevées, ce qui engendre des dysfonctionnements du système de freinage et finalement, des performances de freinage dégradées.
Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de sur-dimensionner le système de freinage, en prévoyant des disques de frein de plus grand diamètre, toutefois cela engendre une augmentation importante des coûts de production et de la masse du système de freinage. On connaît également l'utilisation de dispositifs de protection ajourés : des lumières formées dans la plaque du dispositif de protection laissent passer de l'air pour refroidir le disque de frein. Les dispositifs de protection ajourés connus de l'état de la technique n'améliorent que faiblement la capacité du disque de frein à se refroidir et le protègent moins efficacement contre les projections.
Présentation de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un dispositif de protection pour un disque de frein remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs de protection connus de l’art antérieur.
Plus précisément, un premier objet de l’invention est un dispositif de protection permettant un refroidissement efficace du disque de frein tout en conservant une protection optimale du disque de frein.
Résumé de l'invention
L'invention se rapporte à un dispositif de protection pour un disque de frein, le dispositif de protection comprenant une plaque en forme de portion de couronne, ladite plaque étant destinée à s'étendre le long d'une surface de friction du disque de frein, ladite plaque comprenant un ensemble de reliefs saillant en direction opposée du disque de de frein, chaque relief comprenant une ouverture d'aération, chaque ouverture étant orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis un volume compris entre le disque de frein et ladite plaque soit orienté sensiblement parallèlement à la surface de friction du disque de frein.
Chaque ouverture peut être orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis le volume compris entre le disque de frein et ladite plaque soit orienté sensiblement parallèlement à une tangente du disque de frein, dans le sens de rotation du disque de frein.
Chaque ouverture peut être formée dans un unique côté d'un relief, ledit côté s'étendant suivant un rayon de la portion de couronne.
La hauteur desdits reliefs peut être comprise entre 2mm et 10mm inclus.
Chaque ouverture peut occuper un secteur angulaire distinct de la portion de couronne.
Ladite couronne peut s'étendre sur un secteur angulaire supérieur ou égal à 180°.
Ledit ensemble d'ouvertures peut comprendre entre huit et vingt ouvertures inclus.
Le dispositif de protection peut comprendre au moins un déflecteur agencé à une extrémité de la portion de couronne, ledit déflecteur étant configuré pour guider un flux d'air entrant entre le dispositif de protection et le disque de frein, notamment le dispositif de protection peut comprendre deux déflecteurs agencés chacun à une extrémité de la portion de couronne, chaque déflecteur étant configurés pour guider un flux d'air entrant entre le dispositif de protection et le disque de frein.
Le dispositif de protection peut être formé d'une seule pièce dans une feuille de métal emboutie.
L'invention se rapporte également à un système de freinage pour un véhicule automobile, comprenant un disque de frein, un étrier de frein, et un dispositif de protection tel que défini précédemment, l'étrier de frein étant positionné entre deux extrémités de la portion de couronne.
L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un dispositif de protection tel que défini précédemment et/ou un système de freinage tel que défini précédemment.
Présentation des figures
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue de face d'un disque de frein équipé d'un dispositif de protection selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective du dispositif de protection.
La figure 3 est une vue de face du dispositif de protection.
La figure 4 est une première vue partielle et en perspective du dispositif de protection.
La figure 5 est une deuxième vue partielle et en perspective du dispositif de protection.
Description détaillée
La figure 1 illustre schématiquement un système de freinage 1 d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. Le véhicule automobile peut être par exemple un véhicule particulier, un véhicule utilitaire, un camion ou même un bus. Le système de freinage 1 comprend un disque de frein 2, un étrier de frein 3, et un dispositif de protection 4 pour le disque de frein 2. Le disque de frein 2 est solidaire d'une roue du véhicule, mobile en rotation autour d'un axe de rotation Y. L'étrier de frein 3 est un organe pourvu d'une mâchoire apte à serrer le disque de frein 2 pour freiner la rotation de la roue. Notamment, l'étrier de frein 3 comprend un jeu de plaquettes de frein aptes à être pressées contre des surfaces de friction du disque de frein 2. Le dispositif de protection 4 peut être fixé directement ou indirectement sur un porte-fusée supportant un axe de rotation de la roue.
Selon le mode de réalisation présenté, le dispositif de protection 4 équipe le disque de frein 2 d'une roue avant droite du véhicule. Il recouvre une surface de friction interne du disque de frein, c’est-à-dire une surface de friction tournée vers le véhicule. L'étrier de frein 3 est positionné du côté avant du disque de frein, c’est-à-dire du côté du disque de frein 2 vers lequel le véhicule se déplace en marche avant. Selon le point de vue de la figure 1 , l'avant se situe à gauche de la figure et l'arrière se situe à droite de la figure. Selon ce même point de vue, le sens de rotation du disque de frein 2, lorsque le véhicule progresse en marche avant, correspond au sens antihoraire et est représenté par un flèche F1 .
Bien sûr, le dispositif de protection selon l'invention pourrait équiper toute autre disque de frein du véhicule, notamment le disque de frein d'une roue avant gauche, et/ou d'une roue arrière gauche, et/ou d'une roue arrière droite. En variante, l'étrier de frein 3 pourrait aussi être positionné du côté arrière du disque de frein. Le dispositif de protection pourrait aussi recouvrir une face externe du disque de frein.
Le dispositif de protection 4 est illustré plus en détail sur la figure 2. Le dispositif de protection 4 est un organe destiné à protéger le disque de frein 2 de tout type de projections qui pourraient l'endommager, notamment des projections de particules solides telles que des gravillons, des cailloux, du sable ou de la boue ou des projections de liquide. A cet effet, le dispositif de protection 4 comprend une plaque 5 couvrant au moins une partie d'une surface de friction du disque de frein. Cette plaque 5 s'étend globalement dans un plan P1 sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation Y, le long d'une surface de friction du disque de frein 2.
La plaque 5 présente une forme de portion de couronne dont le centre correspond à l'axe de rotation Y. Le diamètre extérieur de la portion de couronne peut être légèrement supérieur au diamètre extérieur du disque de frein. La portion de couronne comprend deux extrémités 6A, 6B : une première extrémité 6A est positionnée plutôt vers le bas, dans une moitié inférieure du dispositif de protection, et une deuxième extrémité 6B est positionnée plutôt vers le haut, dans une moitié supérieure du dispositif de protection. En remarque, le haut et le bas sont définis en relation avec un axe vertical et on considère que le véhicule repose sur un sol horizontal. L'étrier de frein 3 est positionné entre les deux extrémités 6A et 6B de la portion de couronne. De préférence, la plaque 5 s'étend sur un secteur angulaire supérieur ou égal à 180°.
Contrairement au disque de frein 2 qui est mobile en rotation, le dispositif de protection 4 est fixe par rapport au véhicule. Notamment, le dispositif de protection 4 peut être fixé à un porte-fusée du véhicule. A cet effet, il comprend trois trous de fixations 7 répartis au niveau d'un contour interne de la couronne. La plaque 5 s'étend parallèlement au disque de frein sans contact avec ce dernier. La distance séparant la plaque 5 du disque de frein peut être supérieure ou égale à 1 mm, de préférence comprise entre 3mm et 10mm. La plaque 5 peut s'étendre globalement dans un plan P1 unique, ou en variante, dans plusieurs plans parallèles entre eux et reliés entre eux par des portions de raccordement. La plaque 5 peut aussi éventuellement former un léger angle, par exemple de l'ordre de 1 ° ou 2°, avec le disque de frein afin d'éviter un conflit avec tout autre organe du véhicule situé à proximité du disque de frein. La plaque 5 peut aussi comprendre des nervures de rigidification et/ou des reliefs sans ouverture. La plaque 5 peut ainsi comprendre des portions plus ou moins proches du disque de frein.
La plaque 5 comprend un ensemble d'ouvertures 8 d'aération. Ces ouvertures 8 sont des ouvertures traversant la plaque 5 et permettent l'établissement d'un flux d'air qui améliore le refroidissement du disque de frein 2. En particulier, les ouvertures 8 permettent à l'air chaud contenu entre le disque de frein 2 et la plaque 5 de s'évacuer. Chaque ouverture 8 est formée dans un relief 10 distinct de la plaque 5, le relief étant saillant en direction opposée du disque de frein 2. Autrement dit, la plaque 5 comprend un ensemble de reliefs 10 saillant en direction opposée du disque de de frein 2, et chaque relief comprend une unique ouverture 8 d'aération. Le contour 9 de chaque ouverture 8 comprend au moins un segment s’étendant suivant un rayon de la portion de couronne. Chaque ouverture 8 est orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis le volume compris entre le disque de frein 2 et la plaque 5 soit principalement orienté parallèlement à une tangente du disque de frein, autrement dit parallèlement à un vecteur vitesse de rotation du disque de frein 2. Une telle direction est notamment identifiée par les flèches F3 sur le figure 1 .
Comme cela est illustré sur l'ensemble des figures, chaque ouverture 8 est de préférence orientée dans le sens de rotation du disque de frein 2. C'est- à-dire que chaque ouverture 8 est orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis un volume compris entre le disque de frein 2 et la plaque 5 soit orienté dans le sens de rotation du disque de frein, c’est-à-dire dans le sens des flèches F3. On obtient ainsi un refroidissement optimal du disque de frein. Selon une variante de réalisation non représentée, tout ou partie des ouvertures 8 pourrait être orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis un volume compris entre le disque de frein 2 et la plaque 5 soit orienté dans le sens opposé au sens de rotation du disque de frein, c’est- à-dire dans le sens opposé par rapport à l'orientation représentée sur les figures.
Les ouvertures 8 peuvent être de type "persienne". Ce type d'ouverture est aussi parfois dénommé d'après l'anglicisme "louver". Il s'agit d'ouvertures sensiblement inclinées par rapport à l'axe perpendiculaire au plan P1 dans lequel s'étend la plaque 5. En référence à la figure 4, l'orientation d'une ouverture 8 peut être définie comme l'orientation d'un vecteur V, perpendiculaire à un plan P2 dans lequel s'étend le contour 9 de l'ouverture. Le vecteur V forme avec l'axe Y un angle A1 non nul. Cet angle A1 peut être par exemple compris entre 20° et 90°, notamment entre 45° et 90°. L'angle A1 peut être par exemple compris entre 30° et 80°. En remarque, le contour 9 s'étend de préférence dans un plan, toutefois, dans l'hypothèse où le contour 9 de l'ouverture 8 ne s'étendrait pas parfaitement dans un plan, le plan P2 peut est défini mathématiquement comme le plan pour lequel la distance moyenne des points du contour 9 audit plan P est minimale.
En référence à la figure 3, pour chaque ouverture 8 on peut définir un repère de Frenet comprenant un axe radial R et un axe tangentiel T. L'axe radial R est parallèle à un rayon de la couronne et orienté vers l'extérieur de la couronne (orientation centrifuge). L'axe tangentiel T est parallèle à un vecteur vitesse du disque de frein passant au niveau de cette ouverture. Les axes R et T sont perpendiculaires entre eux et tous les deux perpendiculaires à l'axe de rotation Y. Les axes Y, R et T forment un repère orthogonal. Le vecteur V, définissant l'orientation de l'ouverture, s'étend dans un plan parallèle aux axes Y et T. Autrement dit, le vecteur V comprend uniquement une composante tangentielle et une composante parallèle à l'axe de rotation Y. Il ne comprend donc pas de composante radiale. La composante tangentielle est non nulle. Le vecteur V est orienté dans le sens d'un flux sortant depuis un volume défini entre le disque de frein 2 et la plaque 5. Autrement dit, le vecteur V est orienté de sorte à s'éloigner du disque de frein. La composante du vecteur vitesse selon l'axe tangentiel T est orienté dans le même sens que le vecteur vitesse du disque de frein au niveau de cette ouverture.
Les reliefs 10 peuvent avoir une forme sensiblement rectangulaire ou trapézoïdale, ou même plus généralement toute forme polygonale, les côtés de la forme polygonale étant reliés ou non par des arrondis. Chaque relief 10 peut comprendre un unique côté 11 s'étendant suivant un rayon de la portion de couronne et dans lequel est formé une des ouvertures 8. Les autres côtés du relief 10 peuvent être dépourvus d'ouverture. Les reliefs 10 comprennent aussi une surface plane 12 parallèle au plan P1 mais décalée par rapport à ce dernier. La surface plane 12 est reliée par des parois 13 au plan P1. Les parois 13 peuvent former des plis à environ 45° avec la surface plane 12 et avec le plan P1 . Le contour 9 de chaque ouverture 8 comprend au moins un segment appartenant à la surface plane 12 et un segment appartenant au plan P1. En outre les parois 13 reliant la surface plane 12 à la plaque 5 bordent aussi l'ouverture 8.
La distance selon l'axe Y séparant la surface plane 12 du P1 définit la hauteur des reliefs. Cette hauteur peut être par exemple comprise entre 2mm et 10mm inclus. Cette plage de hauteur constitue un bon compromis entre une augmentation de l'encombrement du dispositif de protection et l'amélioration de la ventilation du disque de frein 2.
Le dispositif de protection 4 est de préférence une pièce métallique. Il peut être intégralement formé par emboutissage, c’est-à-dire par un procédé de fabrication consistant à plier et un découper une feuille de métal. Le dispositif de protection est simple à fabriquer. Il ne requiert pas plus de matériau que les dispositifs de protection connus de l'état de la technique. Avantageusement, les formes des ouvertures 8 et des reliefs 10 sont des formes compatibles avec une fabrication par emboutissage. Avantageusement, les reliefs 10 augmentent aussi la rigidité du dispositif de protection 4.
De préférence, chaque ouverture 8 occupe un secteur angulaire distinct de la portion de couronne. Par exemple la portion de couronne peut être décomposée en secteurs d'environ 15° chacun, chaque secteur comprenant une ouverture 8. Avantageusement, le dispositif de protection peut comprendre un nombre d'ouvertures 8 supérieur ou égal à huit, par exemple compris entre huit et vingt. Les ouvertures 8 peuvent être régulièrement espacées. La longueur L1 des ouvertures 8 suivant l'axe radial R peut être au moins égale à 30% de la largeur L2 de la couronne, de préférence au moins égale à 70% de la largeur L2 de la couronne.
La plaque 5 peut comprendre une zone 14 dépourvue d'ouverture 8, ce qui permet d'éviter un conflit entre le dispositif de protection et un autre composant du véhicule. En l'espèce, la plaque 5 est dépourvue d'ouverture dans une zone inférieure en raison de la proximité du dispositif de protection avec une rotule inférieure de suspension
Par ailleurs, le dispositif de protection 4 comprend deux déflecteurs 15A, 15B agencé à aux extrémités 6A, 6B de la portion de couronne. Chaque déflecteur 15A, 15B est configuré pour guider un flux d'air entrant entre le disque de protection 4 et le disque de frein 2. A cet effet, chaque déflecteur 15A, 15B s'étend en oblique du côté opposé au disque de frein. Par conséquent, chaque déflecteur 15A, 15B s'étend dans un plan P3 formant avec le plan P1 un angle non nul, par exemple un angle compris entre 10° et 60°. En variante, le dispositif de protection pourrait ne pas comprendre de tels déflecteur ou ne comprendre qu'un seul des deux déflecteurs. Lorsque le véhicule avance vers l'avant un flux d'air frais, identifié par la flèche F2 sur la figure 1 , s'engouffre entre le disque de frein et le dispositif de protection en passant au niveau de l'extrémité 6A. Le flux d'air entrant est globalement uniforme et pénètre entre le disque de frein et le dispositif de protection depuis l'avant du véhicule. Le déflecteur 15A dévie le flux d'air incident en direction du volume compris entre le disque de frein 2 et le dispositif de protection 4. Le flux d'air frais au contact des disques de frein est ainsi augmenté. Cet air frais s'échauffe en refroidissant les disques de frein puis s'échappe hors du volume défini entre le disque de frein 2 et le dispositif de protection 4 en passant par les ouvertures 8. L'orientation des ouvertures 8 dans le sens de rotation du disque de frein facilite l'évacuation de l'air chaud. En effet, l'air réchauffé au contact du disque de frein est également mis en rotation par ce dernier. Ce flux d'air sortant est représenté par les flèches F3 sur la figure 1 . Le flux d'air sortant est donc globalement circulaire. L'air sortant par les ouvertures positionnées en partie supérieure du dispositif de protection est orienté globalement de l'arrière vers l'avant du véhicule. De manière surprenante, le dispositif de protection permet d'atteindre d'excellentes performances de refroidissement du disque de frein.
Les performances du dispositif de protection ont pu être quantifiées par simulation. Lorsqu'un disque de frein est dépourvu de dispositif de protection, il atteint une capacité de refroidissement de 41 W/m2K, soit une constante de temps de refroidissement de 285s. Ce même disque de frein équipé d'un dispositif de protection selon l'état de la technique verrait sa capacité de refroidissement réduite à 21W/m2K, soit une constante de temps de refroidissement de 340s. Le dispositif de protection selon l'invention permet d'atteindre une capacité de refroidissement 36W/m2K, soit une constante de temps de refroidissement de 296s. Le dispositif de protection selon l'invention permet d'atteindre des performances de refroidissement très proche de celles qui sont atteintes en l'absence de tout dispositif de protection.
En outre, des ouvertures 8 permettent une meilleure protection contre les projections que les autres dispositifs de protection ajourés connus de l'état de la technique. Les ouvertures forment des chicanes qui rendent plus improbable l'intrusion de particules entre le dispositif de protection et le disque de frein. En particulier, le dispositif de protection fournit une excellente protection contre les projections incidentes parallèlement à l'axe de rotation Y. En effet, les ouvertures 8 possèdent une surface nulle ou sinon très faible lorsqu'elles sont observées en projection selon l'axe Y.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de protection (4) pour un disque de frein (2), caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (5) en forme de portion de couronne, ladite plaque étant destinée à s'étendre le long d'une surface de friction du disque de frein, ladite plaque comprenant un ensemble de reliefs (10) saillant en direction opposée du disque de de frein (2), chaque relief comprenant une ouverture (8) d'aération, chaque ouverture étant orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis un volume compris entre le disque de frein et ladite plaque soit orienté sensiblement parallèlement à la surface de friction du disque de frein.
2. Dispositif de protection (4) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque ouverture est orientée de sorte qu'un flux d'air sortant depuis le volume compris entre le disque de frein et ladite plaque soit orienté sensiblement parallèlement à une tangente du disque de frein, dans le sens de rotation du disque de frein.
3. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ouverture (8) est formée dans un unique côté (11 ) d'un relief, ledit côté s'étendant suivant un rayon de la portion de couronne.
4. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur desdits reliefs (10) est comprise entre 2mm et 10mm inclus.
5. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ouverture (8) occupe un secteur angulaire distinct de la portion de couronne.
6. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couronne s'étend sur un secteur angulaire supérieur ou égal à 180°.
7. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ensemble d'ouvertures (8) comprend entre huit et vingt ouvertures inclus.
8. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un déflecteur (15A, 15B) agencé à une extrémité de la portion de couronne, ledit déflecteur étant configuré pour guider un flux d'air entrant entre le dispositif de protection (4) et le disque de frein (2), notamment en ce qu'il comprend deux déflecteurs (15A, 15B) agencés chacun à une extrémité de la portion de couronne, chaque déflecteur étant configurés pour guider un flux d'air entrant entre le dispositif de protection (4) et le disque de frein (2).
9. Dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé d'une seule pièce dans une feuille de métal emboutie.
10. Système de freinage (1 ) pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un disque de frein (2), un étrier de frein (3), et un dispositif de protection (4) selon l'une des revendications précédentes, l'étrier de frein (3) étant positionné entre deux extrémités (6A, 6B) de la portion de couronne.
11. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de protection (4) selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou un système de freinage (1) selon la revendication précédente.
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