Brevet FR2514093A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne d'une manière. générale les freins, et vise plus particulièrement, mais non exclusivement, les freins multidisques, c'est-à-dire les freins comportant une pluralité d'organes de freinage en forme de disques annulaires, qui alternent avec des disques annulaires intercalaires, et qui portent une'garniture de frottement sur chacune de leurs faces. De tels freins multidisques sont notamment mis en oeuvre pour l'équipement de véhicules industriels, aussi bien que pour celui d'engins agricoles ou de travaux publics. Pour la réalisation de garnitures-de frottement propres à de tels freins, divers impératifs doivent être pris en considération. Tout d'abord, les couples de freinage à développer étant élevés, il importe que le matériau constitutif d'une telle garniture de frottement présente lui-même un coefficient de frottement élevé, dans une plage de températures notables, pouvant en pratique aller de -200C à 20O0C pour le freinage. En effet, à défaut d'un tel coefficient de frottement élevé, il est nécessaire, pour obtenir le couple de freinage recherché, de multiplier les disques de frein à mettre en oeuvre. I1 en résulte une augmentation de l'encombrement axial de l'ensemble, pouvant s'avérer rédhibitoire dans certaines applications. I1 en résulte également une multiplication comcomitante des jeux à respecter pour tenir compte, d'une part, de la dilatation thermique, si minime soit elle, de chacune des garnitures de frottement portées par les multiples disques de frein ainsi mis en oeuvre, et d'autre part du retrait nécessaire à ces disques de frein par rapport aux disques intercalaires au défreinage, et, partant, une augmentation de la course de com- mande globale que doit assurer le dispositif de commande associé, -inacceptable pour certains de ces dispositifs de commande. I1 en est d'autant plus ainsi que, le plus souvent, la course de commande disponible au niveau du dispositif de commande est imposée par construction, et, que, compte tenu des efforts à développer au niveau du frein, une amplification importante doit être établie entre un tel dispositif de commande et un tel frein. En outre, l'augmentation éventuelle de la course globale de commande se fait nécessairement au détriment du temps de réponse, qui, au contraire, doit en pratique être aussi faible que possible. Outre un coefficient de frottement élevé dans une plage de température notable, un deuxième impératif à respecter dans la constitution d'une garniture de frottement du genre concerné est qu'une telle garniture de frottement doit n'être l'objet en service que d'une usure aussi réduite que possible. En effet, en service, les jeux axiaux entre disques de frein et disques intercalaires augmentent évidemment à proportion de l'usure des garnitures de frottement, portées par les disques de frein, avec les inconvénients mentionnés ci-dessus, ce qui necessite en pratique la mise en oeuvre d'un dispositif propre à assurer un rattrapage du jeu dû à cette usure, et impose des interventions, souvant difficiles, pour remplacement des garnitures de frottement après usure. En pratique, aucune garniture de frottement répondant donc à la fois à ces deux impératifs de coefficient de frottement élevé pour une plage notable de températures correspondant-aux plages de températures usuelles en freinage, d'une part, et de résistance élevée à l'usure, d'autre part, n'est connue à ce jour. La présente invention est fondée sur la découverte que des matériaux, connus au contraire à ce jour pour présenter un bas coefficient de frottement à température élevée, pouvaient donner satisfaction. I1 s'agit d'une manière générale des poly-imides, éven tuellement chargés en graphite et/ou en polytétrafluoroéthylène, du type par exemple de ceux vendus sous la désignation commerciale "VESPEL't par la firme américaine DU PONT DE NEMOURS, ou encore de ceux vendus sous la désignation commerciale "KINEL" par la firme française RHONE POULENC, ou encore du type des poly-amide-imides vendus sous la désignation commerciale "TORLON't par la firme américaine AMOCO. De tels matériaux sont usuellement recherchés pour la constitution de paliers, coussinets et autres pièces de ce type, qui sont destinés à être confrontés- à des pièces tour nantes ou mobiles, et pour lesquels il importe qu'il ne se développe entre eux et celles-ci que des forces de frottement minimales. C'est donc à l'opposé de leur application ordinaire, et pour des résultats également opposés à ceux pour lesquels ils sont recherchés dans ces applications, que ces materiaux sont ici mis en oeuvre suivant l'invention pour la constitution de garnitures de frottement. Pour l'homme de l'art, les poly-imides, quelqufois dé-- signés par polymères SP, n'appartiennent pas en effet à ce jour à la catégorie des matériaux susceptibles d'être mis en oeuvre lorsqu'un haut coefficient de frottement est recherché. Certes, des poly-imides ont pu occasionnellement être mis en oeuvre à titre de charge dans certaines garnitures de frottement pour en améliorer la résistance à l'usure. Mais, ils n'interviennent alors que de manière additionnelle, sans incidence pratique sur le coefficient de frottement. La présente invention a donc tout d'abord pour objet une garniture de frottement pour frein caractérisé en ce qu' elle est essentiellement à base de poly-imide. Un ou plusieurs poly-imides peuvent être mis en oeuvre, et le ou les poly-imides ainsi mis en oeuvre peuvent éventuellement être chargés. Par exemple, ils peuvent être chargés en graphite et/ou en polytétrafluoroéthylène. D'une manière plus pratique, le ou les poly-imides mis en oeuvre peuvent être du type de ceux vendus sous les designations commerciales "VESPEL", 'KINEL't ou "TORLON". La présente invention a encore pour objet un organe de freinage, et par exemple un disque de frein pour frein multidisque, du genre comportant une garniture de frottement sur l'une au moins de ses faces, et caractérisée en ce que ladite garniture de frottement est, suivant les conditions exposées ci-dessus, essentiellement à base de poly-imides. Dans la gamme de températures, allant en pratique de moins 200C à 1000 C, usuellement intéressée par le freinage, la garniture de frottement suivant l'invention a avantageusement un coefficient de frottement qui, élevé dès l'origine, évolue peu : à -200C, ce coefficient de frottement est de l'ordré de 0,6, et, décroissant ensuite légèrement, il est encore de l'ordre de 0,4 à 2D00C. Or, ainsi qu'on le sait, le carbone a un coefficient de frottement qui évolue en sens inverse :- ce coefficient de frottement, qui est de l'ordre de 0,2 à -2O0C, croît ensuite légèrement, et est de l'ordre de 0,4 à 2000C. Suivant un développement de l'invention, il est donc prevu d'associer carbone et poly-imide. Cette association peut par exemple se faire au sein d'un même organe de freinage. Dans un tel cas, sur l'une des faces de l'organe de freinage concernée la-garniture de frottement est essentiellement à base de poly-imide, suivant les conditions exposées cidessus, et, sur l'autre de ses faces, elle est en carbone. Mais, l'association carbone-poly-imide suivant l'invention peut également se faire entre organe de freinage, d'une part, et contre-matériau avec lequel coopère la garniture de frottement de cet organe de freinage, d'autre part. En effet, ce contre-matériau, qui est usuellement de l'acier, peut être également du carbone lorsque, suivant l'invention, la garniture de frottement est, selon les conditions exposées ci-dessus, essentiellement à base de poly-imide. Les dessins annexés, qui ne sont donnes qu1à titre d' exemple, illustrent schématiquement l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un organe de freinage mettant en oeuvre. l'invention, et la figure 2 est un diagramme se rapportant aux coefficients de frottement corres- pondants. L'organe de freinage représenté à titre diexemple à la figure 1 est un disque de frein propre à l'équipement d'un frein multidisque. Ce disque de frein comporte un voile de support annulaire 10, à la périphérie interne duquel sont ménagées des cannelures 11 pour son engagement et son blocage en rotation sur un quelconque arbre à freiner, non représenté. Sur llune de ses faces ce voile 10 porte une garniture de frottement 12A, qui lui est par-exemple assujettie par collage, et sur l'autre de ses faces il porte de manière sembla ble une garniture de frottement l2B. Suivant l'invention, l'une au moins des garnitures de frottement 12A, 12B est essentiellement à base de poly-imide. Ce poly-imide est éventuellement chargé. I1 peut par exemple être chargé en graphite et/ou polytétrafluoréthylène. Bien entendu, plusieurs poly-imides peuvent être conjointement mis en oeuvre. De manière plus pratique, la garniture de frottement en question peut être essentiellement constituée en un matériau vendu sous les désignations commerciales "VESPEL", I'KINEL" ou "TORLON". Si désire, l'une et l'autre des garnitures de frottement 12A, 12B peuvent être essentiellement à base de poly-imide. En variante, ce n'est le cas que pour la garniture de frottement 12A par exemple, tandis que la garniture de frottement 12B est en carbone. Sur le diagramme de la figure 2, sont portés, en abscisses, les températures t, ét, en ordonnées, les coefficients de frottement F. La courbe I donne l'évolution du coefficient de frottement des poly-imides dans la gamme de températures de -200C à 2000C concernée, et la courbe Il celle du carbone. Tel que mentionné ci-dessus, ces deux courbes évoluent en sens inverse. Ainsi, lorsqu'une garniture de frottement en poly-imide et une garniture de frottement' en carbone sont associées suivant l'invention, il est avantageusement obtenu, pour l'organe de freinage concerné, un coefficient de frottement d'ensemble sensiblement constant et élevé, quelle que soit la température dans l'intervalle de température concerné. Dans ce qui précède, il a été supposé que le contrematériau avec lequel coopèrent en frottement les garnitures de frottement 12A, 12B était de l'acier. Pour la garniture de frottement en poly-imide, il peut cependant s'agir de carbone. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de mise en oeuvre et de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. En outre, son domaine d'application ne se limite pas non plus à celui des seuls freins multidisques, mais s' étend de manière plus générale à celui de n'importe quel type de frein, et dans un tel frein, l'organe de freinage concerné par une garniture de frottement suivant l'invention n'est pas nécessairement un disque de frein ; il peut s'agir en effet d'un quelconque autre organe de freinage portant une telle garniture. REVENDICATIONS 1) Garniture de frottement pour frein, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement à base de poly-imide. 2). Garniture de frottement pour frein caractérisée en ce qu'elle est à base de poly-amide-imide. 3) Garniture de frottement suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisée en ce qu'elle est en poly-imide chargé. 4) Garniture de frottement suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est en poly-imide chargé en graphite et/ou polytétrafluoréthylène. 5) Garniture de frottement suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée en un matériau vendu sous les désignations commerciales "VESPEL", "KINELn ou "TORLON". 6) Organe de freinage, du genre comportant une garniture de frottement sur l'une au moins de ses faces, caractérisé en ce que ladite garniture de frottement est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7). Organe de freinage suivant la revendication 6, et comportant une garniture de frottement sur chacune de ses faces, caractérisé en ce que, sur l'une de ses faces, la garniture de frottement est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, et, sur l'autre, elle est en carbone. 8) Organe de freinage suivant l'une quelconque des revendications 6, 7 caractérisé en ce que, à la garniture de frottement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, il est associé un contrematériau en carbone.