Brevet FR2470299A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne un support en forme d'anneau circulaire, avec garnitures de friction amovibles, notamment pour freins à disque à garnitures complètes, dans lequel les garnitures sont maintenues et guidées, radialement à l'intérieur et à l'extérieur, sans possibilité de s'échapper axialement, dans des rainures aménagées dans la direction périphérique de l'anneau, et dans lequel une pièce sépa- ratrice est agencée dans chaque intervalle entre lesdites garnitures. Un tel support de garnitures de friction est connu par la demande de brevet allemand publiée DE-OS 21 00 009. Les rainures du support constituent un guide et sont en forme de queue d'aronde. Ce guide est fermé par des éléments séparateurs qui sont solidarisés au support, cela par assemblage, et qui présentent une rainure radiale ouverte vers le guide. Dans ce guide,se trouvent deux garnitures de friction qui sont en liaison mutuelle par l'intermédiaire d'une pièce séparatrice conique se trouvant dans le guide. Cette pièce séparatrice conique est constituée de façon que ses arêtes radiales se coupent au centre du cercle correspondant à la portion d'arc. De plus, cette pièce séparatrice présente des rainures radiales ouvertes vers le guide, de sorte que les garnitures de friction se trouvent, sur tout leur pour- tour, dans une rainure. A cet effet, les garnitures ont leurs quatre bords biseautés, de sorte qu'elles ont une section droite trapézoïdale. Les garnitures sont insérées dans le support de façon qu'elles soient assises, sans jeu, sur tout leur pourtour, dans les rainures en queue d'aronde. Comme la pièce séparatrice présente une forme de portion (secteur) d'anneau circulaire, ayant le même rayon que le support des garnitures et que les garnitures qui y sont agencées, il en résulte que la fabrication de ces composants est très compliquée, donc très onéreuse. Comme il faut que la pièce séparatrice et une garniture soient en contact latéral mutuel sans jeu, une grande précision de fabrication doit être atteinte, ce qui est gênant pour une production en grande série. En outre, les garnitures sont exposées à différentes sollici- tations mécaniques. Si un tel support en forme d'arc de cercle, pourvu de garnitures qui y sont agencées, est amené à frotter contre un disque tournant dans le sens de rotation principal, les garnitures transmettent alors les efforts,qui apparaissent sur le pourtour,à l'élément de l 2 4î 0 2 99 blocage qui se trouve derrière elles ("derrière" en considérant le sens de rotation principal). L'élément de friction adjacent à l'élément de blocage doit alors transmettre tous les efforts tangentiels des garni- tures qui sont insérées après, car les pièces séparatrices ne sont pas liées au support dans la direction périphérique. Ainsi, la garniture la plus proche de l'élément de blocage doit supporter tous les efforts tangentiels qui apparaissent. Le résultat de cette sollicitation méca- nique accrue est que cette garniture est soumise à une usure plus forte, de sorte que le volume de friction des autres garnitures ne peut pas être complètement utilisé. Cet inconvénient est d'autant plus marqué qu'il y a un plus grand nombre de garnitures sur un support. En outre, l'élément de blocage recevant les efforts de freinage doit être fixé, d'une façon particulièrement compliquée, sur le support de garnitures, pour que les efforts de freinage puissent être retransmis sans que cet élément soit arraché de son ancrage. Un autre agencement de plusieurs garnitures de friction sur un support est décrit dans le brevet allemand DE-PS 927 905. Les garni- tures sont fixées sur des plaques de dos qui présentent, dans la direction périphérique, des dispositifs avec lesquels elles peuvent être fixées à d'autres dispositifs sur le support. Chacun de ces dispo- sitifs de fixation doit être arrêté pour l'empêcher de s'échapper, ce qui accroît notablement la complexité d'un tel agencement. Comme, dans un tel agencement, les plaques de dos sont relativement minces, un "effet de bimétal" se produit lors d'un freinage avec forte conversion d'énergie en énergie thermique, car chaque garniture, sa plaque de dos et le support s'échauffent, alors qu'ils ont des coefficients de dila- tation thermique différents. La garniture va se bomber axialement, ce qui a pour effet qu'elle ne pourra pas être amenée à frotter contre le disque par la totalité de sa surface, de sorte que l'usure de la garni- ture ne sera que partielle. En outre, "l'effet de bimétal" conduit à une dégradation de la solidarisation de la matière de la garniture et du matériau de support, et par conséquent à la disparition totale prématurée du matériau de frottement, ce qui implique une défaillance totale du frein. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients susmentionnés et de réaliser un support de garnitures de friction, notamment pour freins à disque à garnitures complètes, dans lequel les 2 4ï0 2 99 garnitures pourront facilement âtre remplacées sans outillage parti- culier et seront exposées à des efforts mécaniques identiques. En - outre, les garnitures devront être faciles à fabriquer et par conséquent être économiquement avantageuses. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, pour transmettre les efforts tangentiels, la pièce de séparation est réalisée en tant qu'élément d'appui et fixée au support par des éléments de fixa- tion qui l'empêchent de se déplacer, cet élément d'appui étant situé, avec du jeu radial, entre les rainures sans établir avec celles-ci une liaison mécanique positive. Le remplacement de ces éléments d'appui est simple et facile. Ne devant comporter aucun dispositif pour les immobi- liser sur le support, les garnitures de friction peuvent être fabriquées de façon particulièrement économique. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, chaque élément d'appui est un parallélé- pipède rectangle, de sorte que ces éléments d'appui peuvent être obtenus à partir d'un simple produit long (tige) et se prêtent ainsi à une fabrication de série économiquement avantageuse. La hauteur-du parallélépipède est alors-inférieure ou égale à la hauteur des rainures dans lesquelles les garnitures sont enchâssées, de sorte que l'on est assuré que ces dernières pourront être usées au maximum. La fixation au support est particulièrement simple si chaque élément d'appui est riveté sur le support. Une équirépartition de la sollicitation mécanique des surfaces extrêmes transmettant les forces d'appui est assurée en donnant aux garnitures une configuration telle que leurs faces latérales,tournées chacune vers un parallélépipède, soient chacune parallèles au coté de celui-ci. La fabrication peut âtre simple si les prolongements gra- phiques des faces latérales des garnitures se coupent à chaque fois en un point qui est séparé du centre du support par une certaine distance, les deux se trouvant sur un axe de symétrie de la garniture. Pour une garniture neuve, une certaine dilatation sera possible en cas de sollicitation thermique accrue, si, lorsqu'elle est en place sur le support, chaque garniture se trouve disposée avec du jeu radial dans les rainures et avec du jeu, dans la direction péri- phérique, entre les éléments d'appui. "L'effet de bimétal" est ainsi complètement exclu. De plus, une telle réalisation assure la simplicité 24 0299 du "remplissage" (chargement) du support des garnitures, puisque tout coincement des garnitures pendant le chargement du support peut ainsi être évité. Pour les freins à disque à garnitures complètes, le support de garnitures est avantageusement réalisé sous la forme d'un anneau circulaire complet dont le bord intérieur et le bord extérieur pré- sentent des rainures ou gorges qui en font le tour. La mise en place des garnitures sur le support est simple si l'une des rainures, de préférence la rainure intérieure, est inter- rompue sur une étendue correspondant à un secteur circulaire dont l'arc correspond à l'arc extérieur d'une garniture. De plus, les garnitures ne pourront pas s'échapper axialement si, lorsqu'elles sont toutes sur le support, elles sont déportées dans la direction périphérique, cela d'une fraction de l'angle du secteur. La simplicité de la fermeture de l'ouverture de chargement du support de garnitures est assurée, sans moyens supplémentaires. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: - la figure] représente une vue de face d'un support de garnitures réalisé sous la forme d'un anneau circulaire complet, vu alors qu'il est en condition d'utilisation - la figure 2 représente une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 représente une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1; - la figure 5 représente, vu en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, un support avec des garnitures neuves, avant mise en service; et - la figure 6 montre la forme géométrique d'une garniture de friction. Sur la figure 1, la référence 1 désigne le support de garni- tures de friction réalisé sous la forme d'un anneau complet. Les éléments de friction portent les références 2 à 13, et les éléments d'appui sont repérés par la référence 14. Le support 1 de garnitures de friction porte une rainure 16 dans la région de son bord intérieur 2 4 î0 29 9 et une rainure 15 dans la région de son bord extérieur, ces rainures étant en regard l'une de l'autre. La rainure ou gorge intérieure 16 est interrompue sur une étendue correspondant à un secteur 17. La longueur d'arc de ce secteur correspond à la longueur d'arc 19 des garnitures de friction 2 à 13, de sorte que celles-ci peuvent être insérées, par la région du secteur 17,dans le guide constitué des rainures 15 et 16. Lorsque toutes les garnitures de friction 2 à 13 sont introduites dans le support 1, elles sont alors déplacées de l'angle a. sur le pourtour du support, de sorte que deux garnitures de friction 2, 13 viennent se placer devant le secteur 17, tout en étant maintenues axialement par les rainures. Ensuite, on introduit dans chaque intervalle entre les garnitures 2 à 13 un élément d'appui 14, les cotés en bout de chaque garniture venant se placer contre les côtés des éléments d'appui voisins qui sont parallélépipédiques. L'axe de symétrie radial de chaque élément d'appui et l'axe de symétrie radial des garnitures voisines se coupent au centre M de l'anneau circulaire. Les éléments d'appui 14 sont fixés sur le support au moyen de rivets 20 et sont situés entre les rainures 15, 16 vis-à-vis desquelles ils ont un jeu radial x, y et dans lesquelles ils ne sont pas engagés d'une façon susceptible de créer une liaison mécanique positive. Le montage des garnitures de friction ainsi que la conception du support seront expliqués en détail en-se référant aux figures 2 à 5. Dans la région extérieure au secteur 17, correspondant à la ligne de coupe II-Il de la figure 1, le support de garnitures présente des rainures 15, 16 qui sont en queue d'aronde et dans lesquelles la garniture 12 est enchâssée. La figure 5 représente une garniture de friction 12' qui, entre les rainures 15, 16 ainsi qu'entre les éléments d'appui (non représentés), présente un jeu u, v. Elle peut se déplacer dans sa monture, dans toutes les directions, de sorte que le chargement complet ("remplissage") du support 1 avec de telles garnitures 2' à 13' peut être effectué très simplement, puisque touL coincement des garnitures est exclu. En cas de dilatation thermique, chaque garniture dispose d'un espace suffisant pour que tout "effet de bimétal" soit exclu. La figure 3 représente une coupe du support 1 faite au niveau du secteur 17. La rainure 16 n'a plus un profil aussi aigu et est devenue un bord 18 en forme d'arc fournissant certes un appui radial à la garniture 2, mais ne pouvant fournir aucune retenue axiale contre le bord intérieur à environ mi-épaisseur des garnitures 2 et 13. La figure 4 représente une coupe passant par un élément d'appui 14 qui est fixé sur le support au moyen de deux rivets 20 qui sont placés dans des trous 22 à bords évasésque l'élément d'appui 14 comporte, et dans des trous étages 21 du support 1. Grâce au rivetage, l'élément d'appui est solidement pressé contre le support et se trouve ainsi immobilisé dans la direction périphérique du disque. La hauteur h du parallélépipède est choisie de façon que l'usure des garnitures soit possible. Cette hauteur h du parallélépipède est avantageusement infé- rieure à la largeur des rainures 15, 16. La forme géométrique du contour d'une garniture de friction 2 à 13 vue en plan, par exemple de la garniture 11, est représentée sur la figure 6. Comme les éléments d'appui sont parallélépipédiques et ne s'ajustent pas au cercle, les prolongements graphiques des faces laté- rales 23, 24 des garnitures se coupent en dehors du centre M de l'anneau circulaire, au point S. La distance du point d'intersection S au centre M est désignée par a et l'angle entre les deux faces laté- rales est désigné par 6. La distance a,comptée à partir du centre de l'anneau, et la largeur b des parallélépipèdes,utilisés comme éléments d'appui, sont liées par la relation a = 2b Les garnitures 2 à 13 sin 2 sont biseautées ou chanfreinées, uniquement en leurs bords radialement extérieur et intérieur, de façon à correspondre aux profils en queue d'aronde des gorges ou rainures 15, 16. Un tel support de garnitures de friction peut aussi âtre utilisé dans le cas de pièces tournantes pour frein. Ainsi, avec un tel agencement symétrique, le disque du frein peut aussi être garni d'un matériau de friction. Les balourds éventuels du disque de frein, réalisé sous la forme d'un support de garnitures symétrique, sont éli- minés en recourant aux méthodes en usage dans la technique automobile. Ainsi, par exemple dans le cas d'un frein avec éléments de friction à fibres de carbone, la mise en place du matériau de friction sur le stator et le rotor peut âtre mattrisée sans problème avec le support de garnitures selon l'invention. En outre, l'utilisateur dispose de la possibilité d'agencer, en fonction des conditions d'utilisation, le matériau de friction désiré sur le stator et/ou le rotor. Le pro- blème de la réalisation de disques de frein en une matière ayant de bonnes qualités de frottement,sans avoir une résistance mécanique appropriée à la transmission de couples importants,est résolu de façon 24,-0299 simple. Les garnitures sont réalisées avec une longueur d'arc telle qu'elles peuvent transmettre sans dommage le couple exigé. Le partage de l'anneau circulaire en segments de friction individuels peut donc être rendu tout à fait dépendant du matériau de friction utilisé. Afin que, dans le cas d'un tel revêtement du stator et du rotor, les arêtes des garnitures ne donnent pas lieu à un "effet de denture"; les arêtes orientées radialement peuvent être chanfreinées. De même, les faces des garnitures en contact, et les arêtes qui les bordent, peuvent etre mutuellement croisées. Pour éviter un "effet de denture", le plus simple est de prévoir un nombre différent de segments de garniture de friction sur le stator et le rotor. Des segments de garniture non uniformes permettent également d'éviter "l'effet de denture". Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. 2 4 O 2 9 9 REVENDICATIONS 1. Support en forme d'anneau circulaire, avec garnitures de friction amovibles, notamment pour freins à disque à garnitures com- plètes, dans lequel les garnitures sont maintenues et guidées, radia- lement à l'intérieur et à l'extérieur, sans pouvoir s'échapper axia- lement, dans des rainures aménagées dans la direction périphérique de l'anneau, et dans lequel une pièce séparatrice est agencée dans chaque intervalle entre lesdites garnitures, ce support étant caractérisé en ce que, pour transmettre les efforts dans la direction périphérique, la pièce de séparation est réalisée en tant qu'élément d'appui (14) et est fixée au support (1) par des éléments de fixation (20) qui l'empêchent de se déplacer, cet élément d'appui (14) étant situé, avec du jeu radial (x, y), entre les rainures (15, 16) sans établir avec celles-ci une liaison mécanique positive. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'appui (14) est un parallélépipède rectangle. 3. Support selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la hauteur (h) du parallélépipède est inférieure ou égale à la profondeur des rainures (15, 16) dans lesquelles les garnitures (2 à 13) sont enchassées. 4. Support selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que l'élément d'appui (14) est riveté sur le support (1). 5. Support selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces latérales (23, 24) des garnitures, tournées chacune vers un parallélépipède (14), sont chacune parallèles au côté du parallélepi- pède correspondant. 6. Support selon la revendication 5, caractérisé en ce que les prolongements graphiques des faces latérales (23, 24) des garni- tures (2 à 13) se coupent à chaque fois en un point (S) qui est séparé du centre (M) du support (1) annulaire par un intervalle (a), ces deux points (S, M) se trouvant sur un axe de symétrie (25) de la garniture. 7. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, mise en place dans le support (1), chaque garniture (2' à 13') est disposée avec du jeu radial (u, v) dans les rainures (15, 16) et avec du jeu, dans la direction périphérique, entre les éléments d'appui (14). 247 02 9 8. Support selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que le support (1) est un anneau circulaire complet dont le bord intérieur et le bord extérieur présentent des rainures (15, 16) qui an font le tour. 9. Support selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une des rainures, de préférence la rainure intérieure (16), est interrompue sur une étendue correspondant à un secteur circulaire (17) dont l'arc (18) correspond à l'arc extérieur (19) d'une garniture (2 à 13). 10. Support selon la revendication 9, caractérisé en ce que, lorsqu'elles sont toutes sur le support (1), les garnitures (2 à 13) sont déportdes, dans la direction périphérique, d'une fraction (2) de l'angle du secteur (17), de sorte qu'elles sont toutes retenues axialement.