Brevet FR2202242A1 — publié le 19740503

La présente invention se rapporte à un frein à disque notamment pour véhicules, dans lequel un disque à frein rotatif solidaire de ltessieu ou de la roue porte au moins une surface de friction contre laquelle on serre un patin de frein. Au cours du développement de la technique des freins, on s'est habitué à réaliser la partie rotative du frein, c'est-à-dire le disque ou le tambour, en métal tandis que le patin ou la mâchoire est fait d'une matière à haut coefficient de frottement qui est pressée lors du freinage contre les surfaces de friction du disque ou du tambour. Etant donné que, lors du freinage, l'énergie cinétique est transformée en chaleur et que cette chaleur doit etre évacuée, on muni t d'ailettes la face arrière du disque ou du tambour de frein pour pouvoir transmettre plus facilement à l'air environnant la chaleur dégagée sur la surface de friction. Il a déjé été également proposé des freins à refroidissement par liquide. Toutefois, dans chaque cas de la technique antérieure, la partie rotative ou mobile du frein était métallique tandis que, pour freiner, on pressait contre cette partie un patin ou une mâchoire en matière à haut coefficient de frottement. Cette forme de réalisation implique un poids élevé qui entraine un prix de revient élevé. Cette dépense n'est pas justifiée, notamment dans le cas des freins à charge thermique relativement faible. L'invention vise donc à réaliser une construction simple qui possède en uutre l'avantage de placer dans le vent relatif de la marche le corps du frein qui émet de la chaleur. Suivant l'invention, le problème est résolu grace au fait que la surface de friction rotative est constituée par une matière à haut coefficient de frottement, tandis que le patin ou la machoire est métallique La surface de friction est avantageusement constituée par une garniture annulaire fixee sur un support par collage, rivetage, etc. L'avantage de cette construction suivant l'invention consiste essentiellement dans le fait que, lors du freinage, la chaleur dégagée est senstblement concentrée dans le patin ou la mâchoire qui est métallique et peut donc supporter une température considérablement supérieure à celle que peut supporter la garniture qui est faite d'une matière à haut coefficient de frottement. Etant donné que cette garniture présente une forme annulaire, elle dispose d'un certain temps pour se refroidir, ce temps variant suivant la surface du patin ou de la mâchoire et suivant la vitesse de rotation.Etant donné que la matière à haut coefficient de frottement est en général constituée par une matière à liant organique qui ne peut supporter qu'une certaine température sans se détruire, le maintien de la puissance de freinage à une valeur constante exige que cette matière n'ait pas à être chauffée trop fortement. Dans les freins conformes aux constructions antérieures, toute la chaleur se concentrait dans la surface et dans la masse relativement faible du patin ou de la mâchoire de frein fait d'une matière organique à haut coefficient de frottement.Par ailleurs, le frein suivant l'invention présente deux autres avantages qui résultent l'un du fait que, gracie à la grande surface de la garniture, on peut s'attendre à ce que cette garniture possède une grande durabilité et l'autre du fait que, contrairement à ce qu'on observe dans le cas des disques de freins de la technique antérieure, le patin ou la mâchoire de frein peut se dilater librement lorsqu'il s'échauffe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe d'un frein à disque sur essieu; - la figure 2 est une vue en élévation du disque à frein sur essieu; - la figure 3 est une coupe d'une roue de véhicule ferroviaire, cette vue montrant également le disque et les mâchoires du frein; - la figure 4 est une vue en élévation de côté d'une roue et d'une mâchoire de frein. Dans la réalisation de la figure 1, le frein comprend un support muni d'un moyeu 11 qui est fixé par emmanchement à force ou d'une autre façon sur l'essieu non représenté. Le moyeu 11 porte un disque 12 relativement mince, en tôle ou en fonte, qui est garni sur chacune de ses deux faces d'une 'couronne 13 faite d'une matière à haut coefficient de frottement. La fixation de la couronne 13 sur le disque 12 est assurée par des rivets 14. Ces rivets sont noyés du fait que les surfaces 15 des couronnes 13 servent de surfaces de friction. Comme on l'a indiqué sur la figure 2, la couronne en matière à haut coefficient de frottement est composee de plusieurs segments séparés 16 qui sont fixés sur le disque support 12 par des rivets 14. Sur les surfaces de friction 15 de ce disque glisse un patin de frein constitué par un patin métallique et qui présente, d'une façon connue, la forme générale d'un haricot et peut etre composé, par exemple, de fonte grise. Toutefois, ce patin peut être réalisé sans inconvénient en une autre matière. C'est ainsi que, récemment, sphérotdal est une matière très bien appropriée pour servir de matière de friction. Les figures 3 et 4 représentent une rue 24 de véhicule ferroviaire construite pour recevoir des disques de freins, les disques supports 17, qui sont réalisés en tôle ou formés par des plaques de fonte relativement minces, étant appuyés contre des talons 18 du voile de la roue. La périphérie intérieure de chaque disque 17 est fixée à la roue ou au moyeu 19 d'une façon connue en soi par des rivets ou des vis. Les disques 17 portent les couronnes de freinage 20 faites d'une matière à haut coefficient de frottement et qui peuvent etre divisés en segments 28, par exemple comme on l'a représenté sur la figure 4. Pour freiner, on presse,sur les surfaces de friction 21 des disques, des mâchoires 22 en fonte qui sont suspendues à des biellettes de suspension 23 et qui forment une pince de frein en combinaison avec les leviers de freins 25. Le voile de la roue peut porter par exemple des couronnes d'appui 26 qui donnent un appui supplémentaire aux disques 17 et empechent ces disques de fléchir. Il est évident que, dans cette construction, les masses solidaires de la roue sont considérablement réduites puisque la roue n'a plus à porter un disque relativement lourd ou une couronne métallique relativement lourde mais qu'elle ne porte au contraire qu'une couronne faite d'une matière à haut coefficient de frottement et qui, normalement, est constituée par une matière à liant organique dont le poids spécifique est considérablement inférieur a celui du métal. Les masses non suspendues sont donc réduites, ce qni entraîne une amélioration des caractéristiques de roulement. Les machoires 22 sont équipées d'ailettes de refroidissement 27 qui assurent une dissipation particulièrement bonne de la chaleur. Naturellement, la nouvelle construction suivant l'invention n'est pas seulement applicable aux freins pour véhicules ferroviaires, mais elle est également applicable de la même façon aux freins pour véhicules automobiles, auquel cas on doit utiliser un disque fait d'une matière à haut coefficient de frottement, qui est composé de couronnes de matière à haut coefficient de frottement fixées sur les deux faces d'un disque porteur, par moulage ou par des moyens d'assemblage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquesent a titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. K E V E N D l C A T t 0 N S 1. Frein a disques, notamment pour véhicules, comprenant un disque rotatif, solidaire de l'essieu ou de la roue, et muni d'une surface de friction contre laquelle on presse un patin de frein, ce frein étant caractérisé en ce que a surface de friction rotative est composée d'une matière a haut coefficient de frottement tandis que le patin ou la mâchoire est métallique. 2. Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de friction est formée d'une couronne de garniture de freinage fixée sur un support par collage, rivetage, etc. 3. Frein à disque selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne de garniture de frein est composée de plusieurs segments qui sont au moins au nombre de deux. 4. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support est constitué par un disque en tôle. 5. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support est divisé en segments et qu'un segment du support est combiné à chaque segment de garniture de frein. 6. Frein à disque selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le patin ou la machoire est fait de fonte ordinaire, à graphite sphérotdal ou d'un métal équivalent, et muni d'un grand nombre d'ailettes de refroidissement.