Brevet FR2723411A1 — publié le 19960209

La présente invention concerne une plaquette dc frcin pour frein de véhicule comportant une garniture de friction destinée à coopércr avec une pièce rotative faisant partie du frein et un organe dc support destiné à coopérer avec un étrier de frein pour la reprise du couple de freinage. En général, l'organe dc support est réalisé en métal, car il doit remplir différentes fonctions: Il est un renfort mécaniquc au dos de la plaquette afin de résister à la pression du piston et un renfort de la face d'appui pour la rcprise du couple ; il permet d'extraire la plaquette usée de l'étrier ; il permet le marquage indélébile par gravage d'information assurant la traçabilité du produit ; il permet cnfin, par sa forme adaptée à l'étrier et par différents perçages pour le passagc dc goupilles, d'assurer le maintien de la plaquette dans l'étrier sans trop de jeu. Les plaquettes de frein munics d'un organe dc support métallique présentent quelques inconvénients. Il peut y avoir des problèmes de décollement partiel ou total entre le support métallique et le matériau de la garniture de friction au cours de la production des plaquettes et dans certains cas d'utilisation sévère. Ces décollements peuvent être dus à une mauvaise compatibilité métal-gamiture, ou ils peuvent être entraînés par la corrosion de l'organe de support en service, malgré les revétements de protection. Il peut y avoir des problèmes dc bruit, du fait du frottement entre le métal de l'organe de support et le métal du piston de frein, par suite des vibrations en cours de freinage. Le métal, ayant une forte conductibilité thermique, peut provoquer l'ébullition du liquide de freinage, lorsque le matériau de la garniture de friction atteint des températures très élevées. Ceci peut amencr une perte totale d'efficacité du frein. De plus, la trop grande différence entre les propriétés thermiques du support métallique et de la garniture de friction, peut parfois entraîner des déformations de la plaquette par dilatation. Ceci peut entrnîner une non planéité de la surface de friction, des coincements dans l'étrier, des usures cn biais. Enfin, l'organe de support étant métallique a un poids important, ce qui accroît le poids du véhicule. FR-A-2 406 128 a déjà proposé une plaquette dc frein dans laquelle l'organe de support est en une matière organique, pouvant contenir dc l'amiante. Ce matériau est très isolant thermiquement. Mais il peut sc produirc des problemes en utilisation du fait de la trop grande différence entre les propriétés thermiques dc l'organe dc support et de la garniture de friction. Ce dernier document représente l'état de la technique le plus proche de la présente invention qui s'cst donnée comme but dc réduire le coût de fabrication de la plaquette, d'éviter le décollement entre l'organe de support et la garniture de friction, d'éviter le phénomène de corrosion ainsi que le problèmes de déformations liés aux trop grandes différences de propriétés thermiques entre le support et la garniture, de diminuer le risque d'ébullition du liquide dc frein, ct de réduire le poids du véhicule. L'invention atteint son but par le fait que ta garniture de friction et l'organe de support sont réalisés ensemble par moulage ct à partir du même matériau. Avantageusemcnt le matériau est compose d'un mélange pulvérulent contenant 10 à 60% de fibres, de O à 15 % dc résines, de O à 15 % de caoutchoucs, de 1 à 8 % d'accélérateurs, de 25 à 70 % dc métaux ct alliages, dc 10 à 30 % de dérivés métalliques, de O à 10 % d'agcnts modificatcurs de friction organiqucs, de O à 6 % d'agents modificateurs de friction inorganiques, dc 5 à 30 % dc chargcs, dc O à 10 % de solvants. D'autres avantages et caractéristiques dc l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une coupc d'un moulc utilisé pour la fabrication de la plaquette de frein selon l'invention la figure 2 est une vue de la face avant d'unc plaquette de frein selon l'invention; la figure 3 est une vue latérale dc la plaquette de frein de la figure 2, et la figure 4 est une vue de dessus de la plaquette de frein de la figure 2. La figure 1 montre un moule I qui présente une matrice 2 en appui contre une enclume 2a et dont la forme de la cavité intcrne 3 est adaptée à la forme de la plaquette désirée, et un piston 4 destiné à comprimer le mélange pulvérulent 5 introduit dans la cavité inteme 3. Le mélange 5 est soumis à une opération dc prcssage à chaud à des conditions de températures, de pression et dc tcmps convenables cn fonction de la composition du mélange 5. La matrice 2, l'enclume 2a et le piston 4 sont chauffants. Le piston 4 sert au moulage et à l'extraction de la plaquette 6, l'enclume étant amovible. Le moule décrit ci-dessus est semblable aux moulcs utilisés pour la fabrication des garnitures de friction des plaquettes dc frein avec support métallique. Le dos de la plaquette 6 obtcnu peut ctrc moulé de tclle façon qu'il présente sur une épaisseur inférieure ou égale à l'épaisseur de la plaquette cn fin d'usure, définie par la position du témoin d'usure, des protubérances 7 permettant une extraction facile de la plaquette 6 hors de l'étrier du frein sans avoir à utiliscr un outil spécial. Ces protubérances 7 peuvent être dessinées dc tcllc façon qu'elles assurent par leur forme le même rôle de maintien dans l'étrier dc frein que l'organe de support métallique ou l'organe de support en matière organique de l'art antérieur. Afin de faciliter le démoulage de la plaquette 6, les protubérances 7 peuvent présenter un angle de dépouille important. Pour assurer une meilleure résistance mécanique à l'effort subi lors de la reprise du couple, on peut mouler la plaquette 6 dc tcllc façon qu'il n'y ait pas d'angle de dépouille au voisinage du dos dc la plaquette sur une épaisseur e égale à celle de la plaquette en fin d'usure. On a ainsi une mcillcure répartition des efforts sur une surface plus grande et on diminue le phénomène dc matage du matériau. Les dimensions du moule 1 sont calculées pour que les cotes de la plaquette 6 finie respectent le plan prévu ct que la plaquette 6 soit parfaitement logée dans l'étrier de frein destiné à la recevoir. La formulation du mélange 5 est étudiée pour que, en service sur un véhicule, la modification des cotes par dilatation soit inférieure à ce qui est exigé pour un bon fonctionnement du frein. Les figures 2 à 4 montrent une plaquette 6 selon l'invention munie des protubérances 7. La plaquette 6 présente éventuellement sur sa face arrière des trous borgnes 8 pour faciliter son extraction de l'étrier après usure de la plaquette, ainsi qu'un logement 9 destiné à recevoir de manière connue un témoin d'usure. L'épaisseur e peut être comprise entre le tiers et le quart dc l'épaisseur totale E de la plaquette 6, cette épaisseur E étant comprise par exemple entre 25mm et 30mm. Le logement 9 peut également être prévu du côté dc la face de friction 10. Le matériau constitutif de la plaquette 6 est dc préférence uniforme dans toute l'épaisseur de la plaquette, toutefois le matériau de la sous-couche 11 qui ne coopère pas à la friction, peut être différcnt du matériau de la garniture de friction 12, tout en étant de la même nature, avec une composition proche pour assurer une meilleure cohésion qu'avec un support métallique, cettc sous-couchc 11 étant renforcée par rapport au matériau de friction afin de privilégier la tenure mécanique, la résistance à la pression du piston, à la reprise du couple, au matage dû à tous les chocs subis par la plaquette 6. La composition dc ccttc sous-couchc 12 est étudiée pour qu'elle présente des caractéristiques thermiques qui pcnmcttcnt d'éviter l'échauffement du liquide de freinage, en étant plus isolant qu'un support en métal, tout cn assurant cependant une évacuation suffisante des calorics pour éviter que le matériau de friction chauffe trop, ce qui pourrait altérer les propriétés de friction ou pmvoquer d'autres défauts. Pour les plaquettes de frein 6 décrites ci-dessus on utilise des mélanges 5 ayant la composition suivante CONSI ITUANTS DE BASE MATERIAU SOUS de FRICTION COUCHE RENFORCEE FIBRES Amiantes: grade 7D, 5K, 5R .. Fibres de verre, carbonc, bore, silice céramique, minerales, graphite 10 - 60 10 - 60 Fibres métalliques (Fe, Cu, Al, Zn, acier...) Fibres textiles (naturelles ou synthétiques) Fibres organiques RESINES Formophénoliques, non modifiées ou modifiées organiques (huiles, caoutchouc 0 - 15 0 - 50 ...) ou inorganiques (bore, silane, aluminium ...) à base de phénol ordinaire ou de phénols substitués (cresols, xylenols ...) Urée formol, mélanine, autres dérivés azotés. Résines à base d'aldéhydes autres que formol (furfural, benzaldehyde, crotonaldehyde ...) Résines thermostables autres que phénoliques (polyimides, polyesterimides, polyamide imide, polybenzimidazole, polycarbonates. polyphenyl-sulfure, polyamides, polyester ...) CAOUTCHOUCS Naturels Mélange de 30% de styrène + 70% de butadiène MATERIAU SOUS de FRICTION COUCHE RENFORCEE Nitriles et acrylonitrilcs Butyle Polychloroprène 0-15 0-30 Chlorobutyle Ethylène propylène terpolymère Polyolefine Régénéré Déchets pulvérisés ACCELERATEURS. AGENTS DE VULCANISATION Soufre Oxyde de zinc Oxyde magnesium Sulfure de mercaptobenzothiazole 1 - 8 5 - 10 Cumates Altax etc.. Naphtenate dc cobalt Hexamcthylcnc tetramine METAUX & ALLIAGES Cuivre, zinc, aluminium, laiton, bronze Antimoine, étain 25 - 70 25 - 70 Bismuth Poudre de fer, de fonte Laine d'acier DERIVES METALLIOUES 10 - 30 10 - 30 Litharge, galène Sulfures de cuivre Oxyde de cuivre Sulfure d'antimoine Sulfure de molybdène Oxydes dc fer Sulfure de fer MATERIAU SOUS dc FRICTION COUCHE RENFORCEE Sulfure de zinc Oxydes de titane AGENTS MODIFICATEURS DE FRICTION Organiques : résines à partir d'huilc dc noix dc 0 - 10 0 - 10 cajou modifiées ou non graphite Inorganique : silice oxydes d'aluminium cyanitcs rottenstone oxydes de chrome 0 - 6 0- 6 scories billes de verre silicate de zirconium CHARGES DIVERSES Aluminate de calcium Antioxydants (agerite ...) Noir de carbone Farines de bois 5 - 30 5 - 30 Coke de pétrole Chaux ; Sulfate de Baryum Houille ; Mica ; Vermiculite Craic, kaolin, poudre de marbre Argilcs Talc SOLVANTS Eau Aromatiques Aliphatiques 0-10 0-10 Chlorés Alcools Cetones REVENDICATIONS 1. Plaquette dc frein pour frein dc véhicule comportant une garniture de friction destinée à coopérer avec une pièce rotative faisant partie du frein ct un organe de support destiné à coopérer avec un étrier dc frein pour la reprise du couple de freinage, caractérisée par le fait que la gamiturc de friction ct l'organe de support sont réalisés ensemble par moulage et à partir du même matériau. 2. Plaquette selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le matériau est composé d'un mélange pulvérulent contenant 10 à 60% de fibres, de O à 15 % de résines, de 0 à 15 % de caoutchoucs, de 1 à 8 % d'accélérateurs, de 25 à 70 % de métaux et alliages, de 10 à 30 % de dérivés métalliques, de 0 à 10 % d'agcnts modificateurs de friction organiques, de 0 à 6 % d'agents modificateurs de friction inorganiques, de 5 à 30 % de charges, de 0 à 10 % de solvants.