Brevet FR2257045A1 — publié le 19750801

L'invention. concerne une garniture de frein à disque comprenant un bloc de frottement et une plaque d'appui sur la que le le bloc est monté, ladite plaque d'appui présentant des elle ments destinés à fixer la garniture de frein aux bras de l'étrier de part et d'autre du disque. L'invention concerne également la plaque d'appui à utiliser avec la garniture. le frein à disque, qui est utilisé souvent sur.les véhicules modernes à moteur comprend un disque fixé à l'arbre de roue et des bras d'étrier disposés de chaque c8té du disque, chacun d'eux supportant une garniture de frein, les bras de l'étrier étant fixés à la carrosserie du véhicule. les garnitures de freins sont montées sur les bras de l'étrier de chaque c8té du disque et elles peuvent être déplacées d'une faible distance dans une direction perpendiculaire au plan du disque par deux plongeurs qui par ailleurs, sont immobiles dans toutes les autres directions par rapport aux bras de I'étrier, Les blocs de frottement des deux garnitures font face au disque mais, à l'état non serré, ils sont légèrement à l'écart de la surface du disque.Lorsque le frein,est serré, les plongeurs sont déplacés bydraulîquement par l'actionnement du mattre-cylindre au moyen de la pédale de frein et du circuit associé en direction de la surface du disque de frein ,de manière à serrer les garnitures montées à une extrémité de chaque plqngeur dans les bras de l'étrier contre la surface du disque. Etant donné que le bloc dè -frottement est soumis à de très grandes forces de cisaillement, il doit être très solidement ancré sur la plaque de support et dans ce but, des orifices sont généralement ménagés dans cette dernière, dans lesquels s'ajustent des prolongements de la face arrière des blocs de frottement. En outre, le bloc-de frottement est collé à la plaque d'appui. Pour améliorer l'adhérence, la surface de la plaque d'appui qui doit être collée est rendue chimiquement ou mécnnflque ment rugueuse. L'action dés garnitures de freins sur le disque se produit sur lme partie annulaire de ce dernier comprise entre le plus petit rayon, qui est égal à la distance entre le bord le plus rapproché du bloc de frottement et le centre du disque du frein, et le plus grand rayon, qui est égal à la distance com- prise entre le bord le plus éloigné du bloc de frottement et le centre du disque. Sa différence entre ces deux rayons, c'est-à- dire la dimension radiale du bloc de frottement, est en pratique de 30 à 45 % du petit- rayon. Etant donné que a vitesse circonférentiee d'une particule du disque du frein dépend de la distance à partir du centre du disque et augmente proportionnellement à cette distance, le dégagement de chaleur pendant le freinage n'est pas le même sur toute la surface du bloc de frottement,mais est plus important sur sa partie la plus éloignée du centre du disque du frein. L'usure de cette partie est également plus importante. Etant donné quelle matériau constituant le bloc de frottement est par nature un mauvais conducteur de la chaleur, le dégagement de a chaleur est le plus important du côté externe du bloc de frottement, étant -donné que ce côté est à une température plus élevée. Par exemple, si la température du bloc de frottement est de 1500C du caté interne, -elle peut atteindre plus de 3500C du c8té externe. Cette température beaucoup plus élevée augmente encore l'usure du caté externe. II en résulte une diminution de la surface efficace du bloc de frottement, surface efficace qui, en pratique,n'atteint pas plus de 60-0 environ de la surface théorique de freinage avec les types couramment utilisés de matériaus de frottement. Il a été tenté de surmonter cet inconvénient en modifiant la composition du matériau de frottement de manière à améliorer la conductibilfté thermique du matériau. Il a été envisagé de réduire la différence d'usure entre le caté interne et le coté externe en augmentant la résistance à l'usure du côté externe du bloc de frottement. Toutefois, il ne semble pas que les résultats obtenus aient été très bons. On vient de découvrir que l'on peut obtenir un bien meilleur résultat en utilisant la surface du bloc de frottement non pas dans son ensemble, mais en la subdivisant en un certain nombre de segments annulaires séparés de petites zones de métal ou autre matière ayant peu ou pas de caractéristiques de frottement. De cette manière, la chaleur peut être évacuée du bloc de frottement par les zones du disque qui sont en contact avec ces petites zones qui ne sont pas chauffées par frottement ou qui sont chauffées au moins dans une moins grande mesure. En conséquence, l'invention concerne une garniture de frein à disque du type ci-dessus, caractérisée en ce que les éléments du bloc de frottement s'étendant dans une direction généralement circonférentielle, sont espacés radialement de l'intérieur vers l'extériéur, en regardant du centre du disque du frein, pour enlever la chaleur du matériau de frottement. Ces éléments peuvent comprendre un canal qui est facilement accessible à l'air, par exemple une gorge ménagée dans le matériau de frottement ou bien un élément de séparation en ma tériau conducteur de la chaleur ou autre matériau n'exerçant pas de friction, par exemple un métal non ferreux. Cependant, une telle gorge est très vite remplie en service par la poussière engendrée par abrasion ou matière analogue, mais ceci ne nuit pas au fonctionnement correct du bloc. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les séparations sont formées par des nervures en saillie sur la plaque d'appui, qui sont espacées radialement, en observant du centre du disque du frein et s'étendant généralement dans le sens circonférentiel. Une autre forme de réalisation préférée consiste à remplir les gorges ou canaux ménagés dans le matériau de frottement par-certs-;ns additifs qlli sont connus pour améliorer le fonctionnement du matériau de frottement. Ces additifs ne constituent pas eux-mêmes un matériau de frottement, mais lorsqu'ils sont en contact avec la surface du bloc de frottement, ils améliorent la résistance à l'usure du matériau et égalisent les différences de température entre les surfaces de freinage, en développant ainsi un coefficient de frottement plus constant et en éliminant ou réduisant également l'effet d'affaiblissement. Les garnitures de freins selon 1' invention ont les avantages suivants 1. Un meilleur freinage est obtenu du fait que la chaleur engendrée peut être mieux dissipée par les segments an nulaires séparés et indépendants du matériau de frottement, tandis qu'un plus grand dégagement de chaleur dans le sens radial vers l'extérieur peut être compense par une diminution de la largeur des segments annulaires. 2. En raison de la diminution de la surface de freinage, la force exercée sur le disque du frein est accrue tout en appliquant la même pression sur la pédale. 3. En raison de la meilleure dissipation de la cha leur, la température n'atteint pas des niveaux très levés, en évitant ainsi une grave diminution dù coefficient de frottement et en maintenant ce dernier à une valeur plu constante. 4. Â cause des meilleures conditions de fonctionne ment à chaud des freins, le phénomène "d'affaiblissement" devient moins fréquent. Se serrage continu des freins (en descendant des roues de montagne) ne risque plus de nuire à la sécurité des freins. 5. Le "crissement" des freins qui se produit souvent est fortementréduit ou même supprimé,étant donné que la torsion provoquée par la différence de vitesse périphérique aux différents endroits du bloc de frottement est réduite. Ba forme de réalisation de l'invention dans laquelle une plaque d'appui présentant des cloisons en saillie est utilisée convient en particulier dans le cas où le matériau de frottement n1 est pàs le même sur toute la urface. Toutefois, dans des blocs de frottement réalisés selon cette forme de réalisation, les dif férentes zones se mélangent, ce qui donne de moins bons résultats. Dans la forme dé réalisation dans laquelle les parois de sépara tion sont perpendiculaires sur la plaque d'appui, le mélange ne peut pas se produire,de sorte qu'on obtient une bonne séparation et par conséquent, un meilleur résultat. En outre, selon cette forme de réalisation (avec des cloisons perpendiculaires), la plaque d'appui a l'avantage que le matériau du bloc de frottement peut être solidement ancré sur la plaque, en particulier lorsque les cloisons sont perforées à certains endroits, ce qui rend l'application d'une colle superflue. Par conséquent, ceci permet de réalise-r une économie importante lors de la fabrication des garnitures de freins du fait de la suppression de l'application de la colle. l'invention sera décrite -plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue de face de la garniture de frein selon l'invention suivant la ligne I-I de la figure 2 la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure t ; et la figure 3 est une coupe transversale d'une variante de la garniture de frein selon l'invention, dans laquelle le matériau de frottement a été omis du cSté gauche du disque du frein. la figure 1-représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle on utilise des plaques-d'appui classiques, dans ce cas une plaque d'appui 1 comportant cinq trous ancrage 2 pour le matériau de frottement 3, qui sont espacés sur sa surface. Le matériau de frottement est représenté sur le dessin par de légères hachures. La plaque d'appui présente en outre des orifices de fixation 4 par lesquels elle est fixée au plongeur de la mâchoire de frein. Des fentes 5 orientées circonférentiellement sont ménagées dans le matériau 3 selon l'invention. il convient de noter que ces fentes ne suivent pas exactement la circonférence d'un cercle, car il est évident que dans ce cas, la différence d'abrasion entre la zone couverte-par la fente et la région environnante (en regardant radialement) provoquerait rapidement un profilage gênant du disque du frein. Par conséquent les segments de cercle des fentes de la figure 1 ne coTncident pas avec les segments de cercle du disque du frein. Sur le dessin, le disque du frein représenté en traits mixtes est désigné par 6. Sur la figure 2, les blocs de frottement selon l'in- vention sont représentés dans la position dans laquelle ils exercent leur action, en regardant dans le sens du plan du disque. Les deux blocs de frottement sont représentés en coupe. On distingue de nouveau les orifices d'ancrage 2 dans le-squels et autour desquels se trouve le matériau de frottement 3 (représenté dans ce cas par des hachures croisées) appliqué à la plaque d'appui 1 représentée par de simples hachures. Les fentes 5 sont ménagées dans le matériau de frottement. La figure 3 représente une forme de réalisation différente des garnitures de freins selon l'invention. Dans ce cas également, comme sur la figure 2, les garnitures de freins sont représentées des deux côtés du disque en coupe transversale, mais le matériau de frottement 2 est omis à gauche du disque pour mieux montrer la cdnstruction de la plaque d'appui 1 selon l'in vention. -Il convient de noter que pour plus de clarté, le dessin ne représente qu'un orifice 8 dans chacune des cloisons perpendiculaires 7, mais il est bien entendu que l'-on peut ménager un plus grand nombre de ces orifices d'ancrage 8 tout autour de la circonférence des cloisons, bien que cette forme de réalisation puisse également comporter naturellement des orifices d'ancrage dans la plaque d'appui proprement dite correspondant aux orifices 2 de la figure i. Par conséquent, la forme de réalisation de la figure 3 offre de si nombreuses possibilités d'ancrage du matériau des garnitures de freins qu'un encollage séparé du matériau est superflu dans ce cas. Cela représente-une économie importante dans la fabrication des garnitures de freins,du fait que l'encol- lage et le traitement préalable de la plaque d'appui pour favoriser l'adhérence de la colle peuvent être tous deux supprimés. Il va de soi qus- de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Garniture de frein à disque comprenant - un bloc de frottement et une plaque d'appui ou de support sur laquelle le bloc est monté, ladite plaque d'appui comportant des éléments pour fixer la garniture de frein aux bras de 1' étrier de part et d'autre du disque du frein, garniture caractérisée en ce que les éléments du bloc de frottement s'étendant dans une direction généralement circonférentielle, sont espacés radialement sur ledit bloc de l'intérieur vers l'extérieur, en observant du centre du disque du frein, pour dissiper la chaleur du matériau de frottement. 2. Garniture de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments comprennent au moins une gorge qui est remplie d'un additif conditionnant les caractéristiques de frottement du bloc. 3. Garniture de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits éléments sont constitués d'une mince cloison de matière conductrice de la chaleur. 4. Garniture de frein selon la revendication 3, caractérisée en ce que cette matière conductrice de la chaleur est un métal non ferreux. 5. Garniture de frein selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la matière conductrice de la chaleur est la même que celle constituant la plaque d'appui. 6. plaque d'appui ou de support d'une garniture de frein selon la revendication 5, caractérlsée en ce qu'elle présente au moins une cloison, en observant du centre du disque du frein, qui suit une direction généralement circonférentielle à distance du côté interne et du c8té externe dans le sens radial.