Brevet FR2411340A1 — publié le 19790706

La présente invention se rapporte à une garniture de frein pour des mâchoires de frein de freins à disques, plus particulièrement d'installations de freins à disques pour véhicules, notamment pour véhicules automobiles, du type dans lesquelles les mâchoires de frein qui sont susceptibles, à l'aide d'un dispositif de serrage, d'être appliquées contre un disque de frein, sont montées de façon à pouvoir basculer ou pivoter autour d'au moins un axe parallèle au plan du disque de frein. La plupart de mâchoires de frein qui sont articulées au véhicule à l'aide de biellettes de suspension et qui sont susceptibles d'être appliquées par des dispositifs de serrage contre le disque de frein, à l'aide de pinces de serrage, ne peuvent exécuter que de faibles mouvements de basculement ou de pivotement (articulation ), suivant deux degrés de liberté. De ce fait, il est impossible d'éviter l'usure oblique des machoires de frein montées élastiquement, de la façon indiquée ci-dessus, en raison de l'usure irrégulière de la garniture qui apparaît nécessairement lors du fonctionnement. Aux causes qui produisent une usure irrégulière d'une garniture de frein , il faut ajouter celle qui résulte de la vitesse de glissement différente entre les sections intérieures et extérieures, en forme d'arcs de cercle, de la garniture de frein. Plus grande est la différence entre la vitesse de glissement au niveau de la section intérieure et au niveau de la section extérieure, ce qui est notamment le cas des freins à disque à faible diamètre extérieur, plus gran- de est l'usure oblique qui se présente. Parmi les causes essentielles qui provoquent la détérioration de la garniture de frein , il faut compter non seu- lement les qualités différentes des matériaux, par exemple un mélange insuffisant des constituants du matériau ou une vulcanisation non uniforme de celui-ci, les charges thermiques. Les efforts qui ont été faits en vue de compenser l'usure oblique par des contre-mesures, par exemple par un déplacement de la liane d'attaque-des forces au support de garniture , - position du boulon d'articulation recevant l'extrémité de la pince de serrage, n'ont permis d'enregistrer que des succès partiels. Des essais dans ce sens ont montré que l'usure spécifique ne dépend pas de façon linéaire de la pression su- perficielle et de la vitesse.La relation peut être matérialisée par la formule suivant: v = c x pb( usure constante du matériau de la garniture de friction Les exposants ot et P sont en général des nombres caractéristiques qui dépendent de la qualité de la garniture, p désigne la pression superficielle et v la vitesse de glissement de la garniture de frein . Le niveau de la température joue un rôle important dans l'apparition de l'usure. La matière plastique qui constitue le matériau de la garniture de frein comporte un liant. Si cette garniture atteint une température de 3500C et davantage,au niveau des sections extérieures qui sont soumises à des vitesses de glissements élevées, température qui peut se présenter dans le cas où la température du disque de frein dépasse 4500C, on peut constater un commencement de ramollissement et une évaporation de particules constitutives du liant, ce qui conduit à une diminution de la résistance mécanique du matériau granulaire vulcanisé par le liant.On constate alors non seulement l'apparition normale de la poussière fine du matériau, provenant de l'usure, mais des arrachements de morceau de matériau avec lequel est réalisée la garniture; ceci conduit à une diminution de la durée de vie des garnitures de frein dont le remplacement est lié à des frais en matériau et en heures de travail à exécuter sur le véhicule mis provisoirement hors service. L'invention a pour objectif d'éviter l'apparition d'une usure oblique afin d'obtenir une prolongation de la durée de vie des garnitures de frein de mâchoires de frein pour des installations de frein à disque pour véhicule Elle se propose d'adapter la résistance du matériau de la garniture de frein d'une mâchoire de frein aux phénomènes d'usure qui apparaissent de façon différente sur la surface d'usure, du fait de la vitesse de glissement et des échauffements, sans que la manipulation de ce genre de garniture de frein améliorée ait pour conséquence des interventions différentes au ni veau des installations prévues pour le frein. A cet effet, la garniture de frein pour mâchoires de frein de freins à disque selon l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisée par le fait qu'elle possède, par rapport au sens radial du disque de frein , une dureté de matière plastique croissant de l'intérieur vers l'extérieur et/ou, par rapport à la direction de la friction, une dureté de matière plastique qui croit, en sens inverse de la direction de la friction, de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie. Avantageusement, la garniture de frein présente une dureté de matière plastique qui-croit radialement de l'intérieur vers l'intérieur, notamment dans le cas où elle est appliquée à des mtchoires de frein articulées autour d'un axe parallèle à la direction de la friction. Suivant une forme de réalisation avantageuse, la dureté de matière plastique est d'environ 500 N/mm2 au niveau du bord radial intérieur et d'environ 1250 N/ma2 au niveau du bord radial extérieur. S'agissant d'une garniture pour des mâchoires de frein articulées autour d'un axe orthogonal à direction de la friction, cette garniture de frein possède une dureté de matière plastique qui croît en sens inverse de la direction de la friction, de l'extrémité dé sortie à l'extrémité d'entrée. Avantageusement, la dureté de matière plastique varie de façon continue, radialement de l'intérieur vers-l'ex- térieur et/ou de l'extrémité de sortie à l'extrémité d'entrée. Suivant une autre forme de réalisation, la dureté de matière plastique croit brusquement, en une seule ou en plusieurs fois, radialement de l'intérieur vers l'extérieur et/ou de l'extrémité de sortie à-l'extrémité d'entrée. Suivant une forme de réalisation préférée, la garniture de frein est composée par des sections de garniture de duretésde matière plastique différentes, les faces de séparation entre lesdites sections s'étendant perpendiculairement au plan du disque de frein et en arc de cercle autour du disque de frein ou radialement par rapport à l'axe de rotation du disque de frein. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet. de l'invention. La figure 1 est une coupe longitudinale d'une garniture de frein La figure 2 est une coupe transversale de la garniture de frein le long de la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 représente une coupe longitudinale de la garniture de frein 1 dont les parties cintrées qui s 'éten- dent sur son côté longitudinal sont adaptées à la bague de friction d'un disque de frein non représenté. La garniture de frein 1 qui est représentée, est constituée par deux parties 2 et 3 situées l'une derrière l'autre dans le sens périphérique et présentant entre elles une symétrie. La constitution de la face totale de la garniture de frein 1, à l'aide de deux parties ou éléments 2 et 3 qui se contactent, sans ligne de couture ou de soudure, dans le plan de séparation 4, est sans impor- tance pour le mode de fonctionnement de l'objet de l'invention. Par ailleurs la façon dont la garniture de frein est fixée au support de la garniture est sans importance. Dans le cas présent, on a choisi une forme de réalisation en queue d'aronde. De part et d'autre du plan de séparation 8 se présente, d'une part, une section intérieure 7 sensiblement en forme d'arc de cercle et dirigee en direction de l'axe de rotation du disque de frein , et, d'autre part, une section extérieure 6 à peu près en forme d'arc de cercle et dirigée vers la périphérie du disque de frein. Le matériau de garniture de frein de la section extérieure 6 se distingue, comme cela ressort des hachures prévues dans la figure 1, du matériau de garniture de frein de la section intérieure 7. La limite entre les deux matériaux de garniture de frein , matérialisée par la ligne de séparation 8 correspond à un arc de cercle dont le centre se situe sur l'axe de rotation du disque de frein. Le déplacement de ce plan de séparation 8 en direction de la périphérie du disque de frein ou en direction de l'axe de rotation du disque de frein dépend de l'influence souhaitée des phénomènes d'usure qui se présentent au niveau des deux sections 6 et 7. Dans tous les cas il est necessaire, si l'on souhaite empêcher une usure oblique de la garniture de frein que le matériau de la section extérieure 6, exposée à la vitesse de glissement la plus élevée, présente une dureté de matière plastique plus élevée. Lors de la fabrication de la garniture de frein constituée avec des matériaux plastiques de dureté différente , on peut procéder de différentes manières. La-section extérieure 6 et la section intérieure 7 sont fabriquées sous la forme d'éléments séparés, avec des matériaux ayant des duretés de matière plastique différentes, et ces sections-sont ensuite reliées par des moyens appropriés au niveau de leur face de séparation 8. Un autre mode de fabrication de la garniture de frein 1 présentant des duretés de matière plastique différentes dans sa partie extérieure et dans sa partie intérieure est celle qui consiste à mettre en oeuvre des opérations de vulcanisation différentes (prise du liant), au niveau de la section intérieure 7 et de la section extérieure 6. La différence entre le. second procédé de fabrication par rapport au premier, réside dans le fait que le coefficient de friction varie de façon continue du côté intérieur de la garniture de frein vers le côte radialement extérieur de cette dernière. Dans le cas de la fabrication simultanée et en commun des sections 6 et 7 de la garniture de frein , la dureté de matière plastique qui varie de façon continue sur toute la largeur de la garniture de frein peut être adaptée à la valeur de la vitesse de glissement entre le disque de frein et la garniture de frein , vitesse de glissement qui varie suivant des lois connues. Pour des véhicules qui ne se déplacent que suivant une seule et même direction, par exemple pour des tramways, et dont les disques de frein ne tournent que suivant une seule et même direction, la réalisation du matériau de la garniture de frein peut être adaptée à l'effet d'asservissement qui se présente de manière connue. La section 9 de la garniture de frein, qui est située du côté de l'extrémité de l'entrée, peut posséder une plus grande dureté de matière plastique que celle que possède la section 10 de la garniture de frein qui est voisine de l'extrémité de sortie de la mâchoire de frein En raison de la réalisation, en deux parties, de l'ensemble de la face de la garniture de frein , il faut mettre en oeuvre le mode de fabrication particulier pour les moitiés de garniture 9 à plus brande dureté de matière plastique et les moitiés de garniture 10 à plus faible dureté de matière plastique respectivement à monter à gauche et à droite du disque de frein ainsi qu'un montage double correspondant, dans la mesure où le montage de la garniture de frein dans le support de garniture ne s'opère pas à l'aide d'une réalisation en queue d'aronde. La garniture de frein conforme à l'invention ne constitue pas un empêchement pour la mise en oeuvre des dispositifs indicateurs d'usure, utilisés récemment, et dont les éléments essentiels sont montés dans le support de garniture. L'expérience a montré que les valeurs de la dureté de matière plastique du matériau pour garniture de frein susceptible d'être mise en oeuvre , se situent entre environ 500 N/mm2 (Newton/millimètre carré) et environ 1 250 N/mm2, la garniture de frein , dans ce mode de réalisation, possédant une dureté de matière plastique variant de façon continue, étant obtenue en agissant sur les processus de vulcanisation. REVENDICATIONS 1) Garniture de frein pour des machoires de frein de freins à disques, plus particulièrement d'installations de freins à disques pour véhicules, notamment pour véhicules automobiles, du type dans lesquelles les mâchoires de frein qui sont susceptibles, à l'aide d'un dispositif de serrage, d'être'appliquées contre un disque de frein, sont montées de façon à pouvoir basculer ou pivoter autour d'au moins un axe parallèle au plan du disque de frein, caractérisée par le fait que la garniture de frein (1) possède, par rapport au sens radial du disque de frein , une dureté de matière plastique croissant de l'intérieur vers l'extérieur et/ou, par rapport à la direction de la friction, une dureté de matière plastique qui croit, en sens inverse de la direction de la friction, de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie. 2) Garniture de frein selon la revendication 1, notamment pour des mâchoires de frein articulées autour d'un axe parallèle à la direction de la friction, caractérisée par le fait que la garniture de frein (1) présente une dureté de matière plastique qui croSt-radialement de l'intérieur vers l'extérieur. 3) Garniture de frein selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la dureté de matière plastique est d'environ 500 N/mm2 au niveau du bord radial intérieur et d'environ 1 250 N/mm2 au niveau du bord radial extérieur. 4) Garniture de frein selon la revendication 1, notamment pour des mâchoires de frein articulées autour d'un axe orthogonal à la direction de la friction, caractérisée par le fait que la garniture de frein (1) possède une dureté de matière plastique qui croit en sens inverse de la direction de la friction, de l'extr & -ité de sortie à l'extrémité d'entrée. 5) Garniture de frein selon une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisée par le fait que la dureté de matière plastique varie de façon continue radialement de l'intérieur vers l'extérieur et/ou de l'extrémité de sortie à l'extrémité d'entrée. -6) Garniture de frein selon l'une quelconque des re vendications 3 ou 4, caractérisée par le fait que la dureté de matière plastique croit brusquement, en une seule ou en plusieurs fois, radialement de l'intérieur vers l'extérieur et/ou de l'extrémité de sortie à l'extrémité d'entrée. 7) Garniture de frein selon la revendication 6, carac- térisée par le fait qu'elle est composée par des sections de garniture (7, 6) et (9,10) de duretésde matière plastique différentes, les faces de séparation (8, 4) entre lesdites sections s'étendant perpendiculairement au plan du disque de frein et en arc de cercle autour du disque de frein ou radialement par rapport à l'axe de rotation du disque de frein.