Brevet FR2620499A1 — publié le 19890317

ASSEMBLAGE D'ELEENT DE FRICTION Les éléments de friction sont utilisés dans la fabrication des freins et des embrayages, notamment. Ces éléments sont, souvent, constitués par des disques, mais peuvent être, également, constitués par des pièces partiellement cylindriques, telLes Les garnitures de frein à tambours. L'invention est reLative à un élément de friction, tel qu'un disque de frein à disque, comportant au moins une face de friction réalisée en matériau carbone-carbone. Deux techniques distinctes connues permettent d'utiliser des garnitures de friction en carbone-carbone. Selon une première technique, on réalise L'élément de friction monobloc, en une pièce massive. Cette solution est coûteuse car, lorsque l'épaisseur utile de la face de friction est usée il devient nécessaire de remplacer la totalité de L'élément, c'est-à-dire de jeter une pièce usagée dont l'épaisseur est encore de l'ordre de 0,75 fois celle d'une pièce neuve et qui est réalisée en un matériau coûteux. Selon une deuxième technique, on réalise L'élément de friction en plusieurs pièces distinctes, ultérieurement assemblées. Dans ce cas, l'âme de L'élément est, par exemple, métallique et les garnitures de friction sont réalisées, de préférence, en carbone-carbone. L'inconvénient de cette technique réside dans Le fait que, si l'adaptation des garnitures de friction en carbone-carbone permet un gain de poids, ce gain est réduit ou annulé par la nécessité de recourir à une âme, le plus souvent métallique et lourde, nécessaire pour le support et la fixation des garnitures de friction. y L'invention entend remédier aux inconvénients précités et a donc pour objet un assemblage d'élément de friction, tel que défini ci-avant, et qui comprend plusieurs pièces, notamment une âme centrale et au moins une garniture, assemblées par des moyens de fixation et réalisées en des matériaux ayant des coefficients de dilatation faibles et du même ordre de grandeur. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence adoptées : - l'ame centrale est réalisée en matériau carbone-carbone ou en d'autres matériaux, tels qu'en céramique industrielle, - les moyens de fixation sont constitués par des goupilles, de préférence cylindriques, montées avec serrage dans des trous de montage ménagés en correspondance dans les pièces devant être assemblées, - les goupilles sont réalisées en matériau carbone-carbone, - la ou les garnitures de friction étant des pièces neuves devant remplacer des garnitures usagées et être montées sur la même âme que. celle sur laquelle étaient initialement montées lesdites garnitures usagées, les moyens de fixation des garnitures neuves sont constitués par des goupilles cylindriques montées avec serrage dans des trous de montage, cependant que les parties des goupilles de montage des garnitures usagées, qui étaient contenues dans l'âme de l'élément, y sont maintenues après dépose des garnitures usagées, les trous ménagés dans l'âme centrale pour les goupilles de fixation des garnitures neuves étant distincts des trous correspondant aux goupilles de fixation des garnitures usagées. L'avantage principal de l'invention est la possibilité nouvelle de réaliser des éléments de friction légers et de performances élevées, à des prix réduits par rapport aux éléments de friction antérieurs monoblocs en carbone-carbone, avec possibilité de regarnissage, également à prix réduit, apres usure des garnitures en service. L'invention sera mieux comprise et des caractéristiques secondaires, ainsi que leurs avantages, apparaitront au cours de la description de différentes réalisations données ci-dessous à titre d'exemples. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. IL sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - La fig. 1 est une vue en plan d'un assemblage d'élément de friction illustré sous la forme d'un frein à disque, - la fig. 2 est une coupe transversale selon La ligne II-II de la fig. 1, - la fig. 3 est une vue en plan d'une variante de mise en oeuvre de l'invention, - la fig. 4 est une coupe prise suivant la ligne IV-IV de la fig. 3, - la fig. 5 est une vue en plan du disque de la fig. 1 dans une deuxième configuration d'utilisation, - et les fig. 6 et 7 sont des coupes prises, respectivement, selon les lignes VI-VI et VII-VII de la fig. 5. Le disque de frein représenté sur les fig. 1 et 2 compren-d : - une âme centrale 1 réalisée, de préférence, en carbone-carbone, plate, délimitée par deux cercles concentriques la, lb, - au moins une garniture 2, distincte de l'âme centrale 1 et montée sur celle-ci, - plusieurs trous 4 ménagés dans l'âme centrale,1 et des trous 5 prévus en correspondance dans la ou les garnitures 2, - et des goupilles cylindriques 6 introduites avec serrage, chacune dans un trou 4 et dans un trou 5 disposé en regard. La ou les garnitures 2-définissent la ou les faces de friction 2a et sont réalisées en carbone-carbone comme les goupilles 6. Les trous 4 et 5 sont ménagés à des distances radiales R1, R2, Rn, ... différentes d'un trou au suivant, afin de repartir Les interruptions de matière correspondante sur la majeure partie de l'étendue radiale d'une garniture 2. En outre, les trous sont ménagés pour respecter une répartition angulaire des goupilles. Ainsi, la ou Les garnitures 2 peuvent être assemblées par une série de goupilles ou par plusieurs, la fig. 1 illustrant un exemple faisant intervenir deux séries S1 et S2 dont les trous de chacune respectent la première condition ci-dessus. Une autre condition d'implantation des trous 4 et 5 réside dans le fait qu'ils doivent aussi couvrir toute l'étendue radiale des garnitures, hormis deux plages extrêmes P1 et P2, afin de conférer une homogénéité de friction lors de la coopération avec la contrepartie complémentaire qui peut être un disque, une plaquette, etc. Les plages P1 et P2 présentent une largeur radiale au moins égale au rayon des goupilles 6. Il doit être considéré qu'il pourrait etre retenu, au sens de l'invention, de mettre en oeuvre des goupilles de section droite transversale, par exemple définie par un diamètre égal à la moitié de L'étendue radiale de la ou des garnitures 2. Dans untel cas, L'assemblage pourrait alors être obtenu par quatre goupilles équidistantes angulairement. Le montage serré des goupilles 6 cylindriques est effectué pour obtenir par matage une liaison intime entre chaque goupille et la ou les garnitures 2. L'emmanchement serré des goupilles 6 peut, par exemple, être effectué avec une tolérance H7-p6, mais un serrage plus important peut aussi être envisagé. Si l'adaptation des goupilles cylindriques 6, montées avec serrage, est préférée, il reste possible d'utiliser des goupilles fendues ou, encore, des goupilles en deux parties formant coins. Dans L'exemple pratique illustré par les fig. 1 et 2, l'âme 1 comporte, à partir de son bord interne, deux épaulements 7 assurant le centrage et l'appui de la ou des garnitures 2. A partir du même bord, L'âme 1 présente des encoches 8 équidistantes angulairement. Les encoches servent au montage sur des saillies complémentaires, présentées par une pièce fixe ou mobile sur taquet Le Le disque doit être calé angulairement. L'âme 1 est, de préférence, réalisée en carbone-carbone, mais L'invention pourrait être mise en oeuvre, également, avec une âme réalisée, par exemple, en céramique industrielle ou en d'autres matériaux possédant un faible coefficient de dilatation et une résistance mécanique compatibles avec Les contraintes subies. Les fig. 3 et 4 montrent une variante de mise en oeuvre de l'invention. Selon cette variante, la ou les garnitures 2 sont maintenues par plusieurs séries î .-. 5n de goupilles qui sont implantées, de manière à respecter, en plus des conditions ci-dessus, un écartement angulaire et/ou radial D de l'ordre de leur diamètre O entre deux successives. Cette disposition peut être mise en oeuvre lorsque La ou les garnitures 2 sont constituées par des secteurs annulaires 2a ... 2n, de préférence séparés par un intervalle. Les fig. 5 à 7 représentent un disque dont l'âme 1 a fait L'objet d'un regarnissage après usure des garnitures qu'elle supportait. Dans un tel cas, les segments de goupilles 6, ayant servi au maintien des garnitures usées 2, sont laissés en place dans les trous 4 de L'âme (fig. 6). De nouveaux trous 14, distincts des trous 4, sont ménagés dans l'âme centrale 1 en correspondance de trous 15 ménagés dans des nouvelles garnitures 12 (fig. 7). Des goupilles 16 sont introduites, également avec serrage, dans les trous 14 et 15. Bien entendu, la répartition radiale et circonférentielle des nouveaux trous 15 et 14 tient compte des conditions précédentes. Avec ces nouvelles dispositions, des éléments de friction, ici des disques de frein, peuvent être réalisés tout en carbone-carbone ou en céramique carbone, avec la possibilité de remplacer Les garnitures de friction après usure. L'âme centrale 1 est conservée, ce qui rend économique l'utilisation de tels éléments de friction. Les matériaux choisis ont des coefficients de dilatation très faibles, ce qui supprime les risques de désolidarisation des diverses pièces provoqués par l'échauftement. Ces matériaux légers ont, en outre, des performances élevées en tant que matériaux de friction. Il convient d'ajouter que les garnitures 2 ou 12 peuvent, parfois, provenir de réusinages successifs d'éléments de friction anciens, réalisés de façon monobloc en carbone-carbone. REVENDICATIONS : 1 - Assemblage d'élément de friction, du type comprenant une âme (1) et au moins une garniture rapportée (2), caractérisé en ce que la garniture (2) est en carbone-carbone, présente une forme annulaire et se trouve rapportée sur l'âme en toute matière appropriée, par des goupilles traversantes (6), emmanchées serrées, réalisées en carbone-carbone, réparties angulairement et disposées de manière que la somme diamétrale de leurs sections droites transversales occupe toute l'étendue radiale de la garniture, hormis deux plages annulaires jouxtant les bords intérieur et extérieur de la garniture. 2 - Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les goupilles (6) sont organisées en série (S). 3 - Assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les goupilles (6) sont espacées angulairement, pour deux successives, d'une distance (D) au moins égale à leur diamètre. 4 - Assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les goupilles sont espacées radialement, pour deux successives, d'une distance (D) au moins égale à leur diamètre. 5 - Assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les goupilles laissent subsister deux plages (P1, P2) de largeur radiale au moins égale au rayon de ces goupilles. 6 - Assemblage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'âme centrale (1) est réalisée en matériau carbone-carbone. 7 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que Les goupilles (6) sont cylindriques et sont montées avec serrage dans des trous de montage (4 et 5) ménagés en correspondance dans la garniture et dans l'âme. 8 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la ou les garnitures de friction (1Z), étant des pièces neuves devant remplacer des garnitures usagées (2) et être montées sur la même âme (1) que celle sur laquelle étaient initialement montées lesdites garnitures usagées (2), les moyens de fixation (6) des garnitures neuves (12) sont constitués par des goupilles montées avec serrage dans des trous de l'âme autres que ceux ayant servis à l'assemblage précédent et dans lesquels trous les segments de goupilles des garnitures usagées (2) sont maintenus après dépose de ces garnitures usagées.