SKF et Haldex, spécialiste suédois des systèmes automobiles, ont développé un moyeu sophistiqué pour véhicules utilitaires dans le cadre d’un projet commun. Parmi les caractéristiques notables offertes par ce produit, citons le système de frein à double disque et étrier fixe et la maintenance simplifiée grâce à l’utilisation des roulements de roue intégrés compacts SKF.

Les freins à disquesont utilisés de longue date pour la conception des voitures. Pour les véhicules utilitaires, notamment les poids lourds, le recours aux freins à disque est relativement récent. Cela est dû au fait que les systèmes hydrauliques ne constituent pas une solution de transmission de puissance pratique pour les freins de ces véhicules pouvant peser 40 tonnes. De plus, ce n’est qu’au milieu des années 1990 que les freins entièrement pneumatiques ont atteint le niveau de développement requis pour une utilisation sur route. Deux fabricants, Scania et Mercedes, ont fait se bild ure de pionniers dans ce domaine, mais il aura fallu une décennie de plus pour que tous les constructeurs européens de camions adoptent les freins à disque.

Les freins à étrier coulissant dotés d’un seul disque de frein représentent actuellement le système standard pour les camions, comme pour les remorques, mais il reste encore une large marge pour l’amélioration technologique. Après tout, les moyeux doivent satisfaire aux mêmes attentes que l’ensemble du camion. La tendance consiste plus que jamais à accroître les rendements tout en réduisant le poids et les coûts. Joakim Gripemark, ingénieur en développement chez Haldex, explique ce que cela signifie en ce concerne les couples de serrage, autrement dit le « mordant » des freins : « Des couples de serrage d’environ 35 kNm seront requis à l’avenir, contre 27 kNm actuellement. »

 

D’un point de vue technique,l’adaptation des freins à étrier coulissant actuels à de tels couples ne pose aucun problème. Toutefois, des renforts s’avéreraient nécessaires, rendant le système trop volumineux pour être intégré facilement dans l’espace disponible, en particulier au niveau de l’essieu avant où l’espace est extrêmement restreint. Ce raisonnement a conduit logiquement Haldex à se lancer dans la conception d’un frein à étrier fixe doté d’un double disque. Avec un étrier fixe, l’encombrement de l’ensemble ne dépasse pas celui des freins à étrier coulissant utilisés actuellement. Aucun renfort n’est requis par ailleurs.

La phase de développement a démarré en 2000 et s’est immédiatement révélée très prometteuse, à tel point que les ingénieurs ont été invités à développer un moyeu complet. C’est à ce stade que SKF a rejoint le projet en tant que fabricant expérimenté de roulements de roue intégrés, en apportant sa contribution sous la forme d’un roulement de roue intégré sur mesure ultra compact. Conçu pour une durée de service sans maintenance d’un million de kilomètres, il offre un avantage décisif : lorsque les disques sont usés, ils peuvent être démontés facilement des essieux après retrait du flasque de roue et du dispositif de blocage.

Ce n’est pas un hasard si SKF a été sélectionné comme partenaire. L’entreprise s’est lancée dans la fabrication en série de roulements de roue compacts pour camions en 1990. Avec à son actif plus de cinq millions de ces unités produites à ce jour, SKF est le fabricant le plus expérimenté au monde dans ce domaine.

La solution « ModulD », mise au point en collaboration avec Haldex, est constituée d’un roulement de roue de conception extrêmement mince caractérisé par une parfaite interaction entre le roulement, la graisse et les joints. Elle est conçue pour une durée de service d’un million de kilomètres. Une telle unité a pu être réalisée à l’aide notamment de programmes de calcul sophistiqués qui permettent de simuler les conditions de service au stade des essais en laboratoire. Des essais sur le terrain ont ensuite confirmé que la durée de service exceptionnelle d’un million de kilomètres pouvait être atteinte.

Les ingénieurs ont usé de toutes les astuces en ce qui concerne la fixation du frein. Le disque est positionné sur la denture du moyeu et maintenu en place par un dispositif de verrouillage. Son déplacement latéral visant à compenser l’usure et fournir un certain jeu est permis grâce à cinq ressorts conçus de manière ingénieuse. Ces ressorts ont également pour rôle d’empêcher un contact trop étroit entre le moyeu et le disque dans le but d’éviter une déperdition de chaleur excessive dans le moyeu. Le disque semble flotter sur le moyeu, ce qui se traduit par un niveau sonore extrêmement faible. Les contraintes thermiques exercées sur le moyeu doivent être réduites au minimum pour optimiser la durée de service de ce dernier ainsi que des pneus.

 

Autre avantage offertpar ce montage, les plaquettes peuvent être facilement démontées à la verticale sans avoir à retirer le flasque de roue ou d’autres pièces.

Dans des conditions favorables, le double disque et les triples plaquettes de frein peuvent durer environ 500 000 km. Le remplacement des plaquettes coïncide donc avec celui des disques et l’opération de maintenance pour les remorques ne nécessite pas plus de six heures d’immobilisation.

Équipé du nouveau roulement de roue intégré et délivrant un couple de serrage standard, « le moyeu SKF-Haldex présente un poids inférieur de 15 % à celui des solutions conventionnelles », souligne Andreas Richter, vice-président Marketing de Haldex Brake Products à Landskrona, en Suède. « Cela représente généralement environ 25 kg par essieu », ajoute l’ingénieur de développement Joakim Gripermark.

Le nouveau concept de frein offre encore plus d’avantages. Grâce à sa conception modulaire, le nouveau moyeu est un modèle d’adaptabilité. Cette caractéristique se traduit non seulement par une grande variété de spécifications envisageables, mais aussi par des possibilités de modifications ultérieures. « Il est important que le client puisse utiliser l’essieu et la fusée existants », explique Matthias J. Haupt, vice-président Marketing de SKF Business Unit Trucks. Concrètement, cela signifie que le nouveau moyeu est compatible avec pratiquement toutes les fusées d’essieux à condition que le diamètre d’alésage du roulement de roue soit compris entre 80 et 105 mm.

Le frein est lui-même extrêmement polyvalent. Pour toutes les roues de 22,5 pouces, Haldex utilise des disques de 21 pouces de diamètre. Cela permet de diminuer le poids de 90 kg par suspension tridem. Grâce au concept modulaire Haldex, il est possible, en utilisant les mêmes moyeux et organe de serrage mais un disque de 19,5 pouces, d’obtenir un frein à étrier fixe pour roues de 19,5 pouces. Cet avantage s’avère particulièrement intéressant pour les propriétaires de remorques lourdes qui se montrent toujours réticents lorsqu’il s’agit d’acquérir de nouveaux pneus de taille 455/40 R 22,5. Cette variante est également intéressante pour tous ceux qui attachent une attention particulière au poids : « Par rapport aux moyeux conventionnels de 22,5 pouces, la diminution du poids s’élève à 35 kg par essieu », souligne Joakim Gripemark.

 

Le système Haldex-SKFest également adapté à des couples de serrage supérieures. Avec une conception plus robuste (et par conséquent un peu plus lourde) et un double disque, le frein à étrier fixe et double
disque convient parfaitement pour les
couples de serrage de 35 kNm qui seront certainement requises dans un futur proche. « La capacité des freins à étrier coulissant est suffisante jusqu’à 30 kNm, affirme Joakim Gripemark, mais si vous visez 35 kNm, les freins à étrier fixe sont incontournables. »

 

Les essais menés sur le terrainavec le nouveau moyeu sont très prometteurs en Europe comme aux États-Unis, aussi bien pour les essieux de remorques que les essieux avant de camions. Pour ces applications, en particulier, une conception aussi compacte devrait rencontrer une forte demande, au moins en cas de suspension de roue indépendante pour l’essieu directeur. « La phase de développement s’est achevée en 2006 », explique Andreas Richter en ajoutant que le frein à étrier fixe est désormais prêt pour la livraison en série.

Le fabricant d’essieux européen, Gigant, a annoncé en avril 2007 au salon Solutrans de Lyon, en France, que ses essieux seraient désormais équipés en série du nouveau frein. SKF est un partenaire de longue date de T&G qui commercialise la marque Gigant. Le groupe Gigant a son siège à Dinklage, en Allemagne, et dispose d’usines de production en Allemagne, en France et au Royaume-Uni. La société vend des essieux, systèmes de suspension, réservoirs à air et d’autres produits de marque Gigant à l’industrie mondiale des remorques.