II est bien connu de réaliser des disques de frein qui, au moins dans leurs parties d'usure, sont réalisés en matériau composite thermostructural. De tels disques sont aujourd'hui utilisés couramment pour des freins d'avions ou des freins de véhicules automobiles de compétition. Les matériaux composites thermo- structuraux sont caractérisés par leurs bonnes propriétés mécaniques qui les rendent aptes à constituer des éléments de structure et par leur capacité à conserver ces propriétés jusqu'à des températures élevées. Des exemples typiques de matériaux composites thermostructuraux sont les matériaux composites carbone- carbone (C/C) comprenant un renfort en fibres de carbone densifié par une matrice de carbone et les matériaux composites à matrice céramique ou partiellement céramique comprenant un renfort en fibres réfractaires (carbone ou céramique) densifié par une matrice au moins partiellement en céramique.

Pour permettre le montage des disques sur un organe rotatif, dans le cas de disques monoblocs en matériau composite, des encoches sont formées dans la face périphérique interne du disque. Afin d'éviter une détérioration du matériau composite sous l'effet des efforts de freinage transmis au niveau des encoches, celles-ci peuvent tre munies de cavaliers métalliques qui doivent alors tre fixés sur le disque.

IL a aussi été proposé de réaliser un disque avec une âme métallique servant au montage du disque et des parties d'usure en matériau composite. Ainsi, il est décrit dans le brevet US 5 407 032 un frein ferroviaire avec un disque en composite C/C monté sur un essieu au moyen de pièces métalliques formant une couronne à section transversale en U qui enserre une partie interne d'épaisseur réduite du disque. La partie interne du disque présente une lèvre qui s'engage dans un logement axial de la couronne métallique.

But et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer un mode d'assemblage d'une partie de friction en matériau composite thermostructural en forme d'anneau avec une partie métallique en forme de couronne qui requiert un nombre réduit de pièces et des usinages peu complexes afin de diminuer autant que possible le coût de fabrication des disques et d'élargir par là mme leur domaine d'application à des véhicules ferroviaires ou des véhicules automobiles industriels (poids lourds, véhicules utilitaires, autocars) ou encore des véhicules automobiles de tourisme.

Conformément à l'invention, la liaison en rotation entre l'anneau de friction et la couronne métallique est assurée au moyen de crantages qui sont formés dans des faces en regard de l'anneau de friction et de la couronne métallique et qui sont en engagement mutuel.

Avantageusement, les crantages sont formés parallèlement à l'axe du disque respectivement dans la face interne périphérique de la couronne métallique et dans le bord qui lui fait face de l'anneau de friction, ce qui ne requiert qu'un usinage réduit et simple à réaliser.

En variante, les crantages pourraient tre formés radialement dans les faces latérales en regard de la couronne métallique et de l'anneau de friction.

Dans tous les cas, les crantages sont de préférence en engagement mutuel le long de surfaces situées dans des plans méridiens.

La couronne métallique est à section sensiblement en forme de U et forme un moyeu qui enserre le bord intérieur de l'anneau de friction en ménageant avec celui-ci un jeu radial. En variante, la couronne métallique est à section sensiblement en forme de U qui enserre le bord extérieur de l'anneau de friction en ménageant avec celui-ci un jeu radial.

Avantageusement, dans ces deux cas, 1'une au moins des deux faces latérales internes de la couronne métallique présente une surface tronconique en appui sur une surface tronconique correspondante formée sur une face latérale de l'anneau de friction, et les surfaces tronconiques ont leur sommet situé sensiblement sur l'axe du disque, de sorte qu'en cas de variations dimensionnelles différentielles, 1'anneau de friction et la couronne métallique peuvent glisser l'un par rapport à l'autre le long de leurs surfaces tronconiques en contact sans qu'un jeu axial soit engendré

Grâce à de tels montages, le guidage latéral, radial et circonférentiel de l'anneau de friction est assure en permanence et l'application de fortes contraintes dues aux variations dimensionnelles différentielles est évitée.

La couronne métallique est avantageusement réalisée en deux parties venant en appui sur les faces latérales de l'anneau, de part et d'autre de celui-ci, et assemblées l'une à l'autre.

Chaque partie de couronne métallique peut présenter une surface tronconique venant en appui sur une surface tronconique correspondante de l'anneau de friction, les deux parties de couronne métallique pouvant alors tre symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du disque.

En variante, il peut tre prévu que les surfaces en contact de l'une des parties de couronne métallique et de l'anneau de friction sont dans un plan perpendiculaire à l'axe du disque.

Selon un mode particulier de réalisation d'un disque de frein conforme à l'invention, l'une des parties de couronne métallique s'étend sensiblement sur toute l'épaisseur du disque de frein, tandis que l'autre partie de couronne métallique forme une plaque annulaire disposée essentiellement d'un côté de l'anneau de friction. La plaque annulaire peut tre formée de plusieurs secteurs juxtaposés dont aucun ne s'étend sur plus de 180°. Cette réalisation permet un accès aisé pour remplacement de l'anneau de friction sans démonter le moyeu.

Brève descnpttnn des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci- après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe méridienne d'un premier mode de réalisation d'un disque de frein selon l'invention à moyeu métallique ; -les figures 2 et 3 sont des vues en perspective et en coupe montrant des parties constitutives d'un disque de frein selon le mode de réalisation de la figure 1, respectivement avant et après leur assemblage ; -les figures 4 et 5 sont des demi-vues schématiques en coupe méridienne de disques de frein selon deux variantes de réalisation d'un disque de frein selon l'invention à moyeu métallique ; et

-la figure 6 est une demi-vue schématique en coupe méridienne d'un autre mode de réalisation d'un disque de frein selon l'invention à couronne externe métallique.

Descnption détaillée de modes préférés de réalisatmn La figure 1 montre schématiquement un disque de frein 10 destiné à tre solidarisé en rotation avec un organe rotatif 12 tel qu'un essieu de roue de véhicule terrestre ferroviaire ou automobile.

Le disque 10 comporte un anneau de friction 20 en matériau composite thermostructural, par exemple en matériau composite C/C et un moyeu métallique 30, par exemple en acier. L'anneau de friction 20 présente deux faces frottantes opposées 20a, 20b destinées à coopérer avec des patins de frein (non représentés).

Le moyeu métallique 30 a la forme d'une couronne à section sensiblement en U qui enserre le bord intérieur 24 de l'anneau de friction, dans une zone extérieure aux faces frottantes.

Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la couronne 30 a des surfaces latérales internes tronconiques 32_, 32b, qui s'appuient sur des surfaces tronconiques respectives correspondantes 22a, 22b formées sur les côtés de l'anneau de friction, au voisinage de son bord intérieur 24. Les surfaces tronconiques 22_, 32a ont leur sommet situé sur l'axe 14 du disque, de mme que les surfaces tronconiques 2oh 32b. Dans 1'exemple illustré, les sommets S sont confondus et situés dans le plan diamétral médian P du disque 10.

La couronne métallique 30 est formée de deux parties 30a, 30b, qui, dans 1'exemple illustré, sont symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian P du disque 10. Les parties 30a et 30b présentent des perçages 34a, 34b parallèles à l'axe du disque pour permettre l'assemblage de la couronne 30 et son application sur les faces latérales de l'anneau de friction 20 au moyen de boulons ou vis- écrous. En variante, les parties 30a et 30b pourraient tre serrées l'une contre l'autre entre deux bagues montées sur l'organe rotatif 12.

Afin d'assurer la liaison en rotation entre l'anneau de friction 20 et la couronne 30, des crantages 26 s'étendant parallèlement à l'axe du disque sont formés dans le bord intérieur 24 de l'anneau de friction et coopèrent avec des crantages correspondants 36a, 36b formés dans le pourtour extérieur des parties de couronne 30a, 30b. Les crantages 26 et les crantages 36a, 36b sont en engagement mutuel par des surfaces de contact s'étendant dans des plans méridiens. On notera

qu'un jeu 16 est ménagé en direction radiale entre l'anneau de friction 20 et la couronne 30, c'est-à-dire entre les sommets des crantages 26 ou 36a, 36b et les fonds des crantages 36a. 36b et 26, respectivement.

La liaison en rotation entre le moyeu 30 et l'organe rotatif 12 est par exemple réalisée au moyen d'encoches axiales (non représentées) formées dans la face interne des parties 30a, 30b et coopérant avec des cannelures formées sur l'organe rotatif 12.

De ce qui précède, il résulte que le nombre de pièces nécessaires pour la construction du disque de frein est réduit. Les parties constitutives de la couronne métallique peuvent tre obtenues à faible coût, par exemple par forgeage.

Quant aux crantages, ils peuvent tre réalisés par simple enlèvement de matière, parallèlement à l'axe, ce qui représente une opération d'usinage simple et rapide.

De plus, l'assemblage des différentes pièces du disque est extrmement simple.

En outre, des variations dimensionnelles différentielles entre la couronne métallique et l'anneau de friction sont absorbées par déplacement relatif entre ces deux pièces, en glissement le long de leurs surfaces en contact, sans engendrer de jeu axial, donc sans affecter le guidage radial et latéral de l'anneau de friction, et sans engendrer de contraintes inacceptables au sein de l'anneau de friction et de la couronne métallique La figure 4 illustre un autre mode de réalisation qui diffère de celui des figures 1 à 3 en ce que la couronne 130 est formée de deux parties 130a, 130b non symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian du disque 110.

La partie 130a forme l'intégralité du moyeu proprement dit en s'étendant sur toute l'épaisseur de l'anneau de friction 120, tandis que la partie 130b présente une forme de plaque annulaire disposée latéralement par rapport à l'anneau de friction. Les parties de couronne 130a, 130b s'appuient par l'intermé- diaire de surfaces tronconiques 132a, 132b sur des surfaces tronconiques correspondantes 122a, 122b formées sur les faces latérales de l'anneau de friction, au voisinage du bord intérieur 124, en dehors des surfaces frottantes 120_, 120b.

Les surfaces tronconiques ont un mme sommet S situé sur l'axe du disque, dans le plan médian de celui-ci.

L'assemblage des parties de couronne métallique 130a, 130h est réalisé comme décrit en relation avec le mode de réalisation des figures 1 et 3.

La liaison en rotation entre l'anneau de friction et la couronne métallique est comme précédemment réalisée au moyen de crantages s'étendant en

direction axiale, les crantages de la couronne métallique étant formes seulement sur la partie 130a et coopérant avec les crantages de l'anneau de friction en ménageant un jeu radial 116.

La liaison en rotation entre le moyeu et l'organe rotatif 112 sur lequel le disque est monté est assurée par coopération entre des encoches formées en direction axiale à la surface interne de la partie de couronne 130a et des cannelures (non représentées) portées par l'organe rotatif 112. On notera que la partie de couronne 130b a un diamètre intérieur légèrement inférieur à celui de la partie 130a de manière à pouvoir tre montée autour des cannelures de l'organe rotatif sans qu'il soit nécessaire de former des encoches.

Le mode de réalisation de la figure 4 permet un accès plus aisé de l'anneau de friction, par exemple pour son remplacement, puisqu'il suffit de démonter la plaque 130_. Cette dernière pourra mme tre réalisée en plusieurs secteurs juxtaposés, dont aucun ne s'étend sur plus de 180°, afin de faciliter son démontage.

La figure 5 illustre encore un autre mode de réalisation qui diffère de celui de la figure 4 en ce que la partie de forme annulaire 130'b de la couronne 130' est en appui sur l'anneau de friction par une surface plane 132'b en contact avec une surface plane 122'b de l'anneau de friction 120', dans le prolongement de la face frottante 120'b. Les surfaces 12''b et 13o't2 sont perpendiculaires à l'axe du disque 110'.

Pour le reste, le mode de réalisation de la figure 5 est identique à celui de la figure 4, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'en donner une nouvelle description. En particulier le contact entre l'autre partie de couronne 130'_ et la surface de l'anneau de friction située dans le prolongement de la face frottante 120'a se fait sur des surfaces tronconiques centrées sur l'axe du disque en un point S'situé dans le prolongement des surfaces 122'b, 132'b.

Le mode de réalisation de la figure 5 convient plus particulièrement aux disques minces, un moindre rétrécissement étant imposé au niveau de la couronne métallique.

La figure 6 montre schématiquement un disque de frein 210 destiné à tre solidarisé avec un organe 212. Celui-ci est par exemple un manchon rotatif solidaire d'une pièce à freiner, ou une partie de châssis dans le cas d'un disque de frein stator faisant partie d'un ensemble de disques stators alternant avec des disques rotors.

Le disque 210 comporte un anneau de friction 220 en matériau composite thermostructural, par exemple en matériau composite C/C et une couronne métallique 230 exteme, par exemple en acier. L'anneau de friction 220 présente deux faces frottantes 220_, 220b destinées à coopérer avec des patins de frein ou des anneaux de friction adjacents (non représentés). La couronne 230 a une section sensiblement en U qui enserre le bord extérieur 228 de l'anneau de friction, dans une zone extérieure aux faces frottantes.

La couronne 230 a des surfaces latérales internes tronconiques 232a, 232b, qui s'appuient sur des surfaces tronconiques correspondantes 22_, 222b formées sur les côtés de l'anneau de friction, au voisinage de son bord extérieur 228. Les surfaces tronconiques 222a, 232a ont leur sommet situé sur l'axe 214 du disque, de mme que les surfaces tronconiques 222b, 232b, les sommets étant de préférence confondus et situés dans le plan diamétral médian du disque 210.

La couronne métallique 230 est formée de deux parties 230_, 230b qui, dans 1'exemple illustré, sont symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian du disque 210. Les parties 230_, 230b présentent des perçages (non représentés) parallèles à l'axe du disque pour permettre l'assemblage de la couronne et son application sur les faces latérales de l'anneau de friction au moyen de boulons ou de vis-écrous. En variante, les parties 230_, 230b, peuvent tre serrées l'une contre l'autre entre deux pièces solidaires de l'organe 212.

La liaison circonférentielle entre l'anneau de friction 220 et la couronne 230 est assurée au moyen de crantages formés parallèlement à l'axe du disque dans le bord extérieur 228 de l'anneau de friction et coopérant avec des crantages correspondants formés dans le pourtour intérieur des parties de couronne 230a, 230b. Les crantages de l'anneau de friction sont en engagement mutuel avec ceux de la couronne par des surfaces de contact s'étendant dans des plans méridiens. Un jeu 216 est ménagé en direction radiale entre l'anneau de friction 220 et la couronne 230.

La liaison entre la couronne 230 et l'organe 212 peut tre assurée au moyen d'encoches formées dans la face externe de la couronne 230 et coopérant avec des cannelures formées sur l'organe 212.

Grâce à ce montage, des variations dimensionnelles différentielles entre la couronne métallique et l'anneau de friction peuvent tre absorbées par déplacement relatif entre ces deux pièces, le long de leurs surfaces en contact.

Comme avec le mode de réalisation de la figure 1, ces variations dimensionnelles

n'affectent pas le guidage radial et latéral de l'anneau de friction et n'engendrent pas de contraintes inacceptables.

Comme dans le cas des figures 4 et 5, la couronne métallique externe du mode de réalisation de la figure 6 pourra tre réalisée en deux parties non symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian du disque, ou avec des surfaces mutuelles en contact entre l'anneau de friction et la couronne métallique qui sont tronconiques d'un côté et planes de l'autre.