Brevet FR2855575A1 — publié le 20041203

La présente invention concerne un disque de freinage pour véhicule, comprenant un corps de base, de préférence en un matériau métallique, dont au moins une face latérale est réalisée, au moins par zones, sous la 5 forme d'une surface de frottement, ledit corps de base comportant, à cette fin, au moins une pièce intégrée ou insert en un matériau céramique dont la surface sert de surface de frottement. La demande de brevet DE 37 22 031 Ai décrit un 10 disque de freinage pour véhicule, de ce type, dans lequel sont prévues, sur le pourtour d'un corps de base servant de support, plusieurs plaquettes de freinage en céramique dont la surface forme une surface de frottement, et qui se distinguent par une forte résistance à l'usure. 15 Ces plaquettes en céramique sont noyées dans le corps de base et sont pourvues d'un bourrelet conférant un meilleur ancrage. Observées dans la direction axiale, ces plaquettes en céramique font néanmoins saillie vis-à-vis du corps de base. Lors du freinage, par conséquent, seules sont 20 sollicitées les zones superficielles formées par les plaquettes en céramique faisant saillie. La présente invention a pour objet de fournir un disque de freinage pour véhicule, du type mentionné en introduction, doté d'une surface majoritairement plane, 25 agissant globalement comme une surface de frottement et présentant un coefficient de frottement accru. Conformément à l'invention, pour atteindre cet objectif, il est prévu qu'au moins une pièce intégrée en un matériau céramique soit incorporée, dans le corps de base, 30 de manière qu'elle soit amplement située dans l'affleurement de la surface dudit corps de base. Ainsi, toute la superficie de la face latérale respective, constituée du corps de base et des pièces céramiques intégrées incorporées dans ce dernier, est disponible en 35 tant que surface de frottement. En raison du coefficient de frottement accru du matériau dans lequel lesdites pièces céramiques intégrées sont fabriquées, la surface de frottement présente, dans son ensemble, un coefficient de frottement supérieur par rapport à un corps de base métallique. Des avantages essentiels sont semblablement 5 offerts par rapport à des solutions connues d'après l'état de la technique, dans lesquelles le disque de freinage est revêtu d'un matériau à coefficient de frottement accru, comme décrit par exemple dans le document DE 296 17 774 Ul. Avec des disques de freinage ainsi revêtus, la stabilité 10 thermique n'est pas garantie. En outre, des revêtements en carbures ont tendance à s'oxyder. Etant donné que le revêtement céramique présente un coefficient de dilatation thermique différent de celui du corps de base, des fissures peuvent survenir dans ledit revêtement en céramique. 15 Certes, il est fondamentalement possible d'empêcher de telles fissures par une interruption délibérée de la couche de céramique, comme cela est par exemple décrit dans la demande de brevet DE 102 03 507 Ai. Dans ce document, l'apparition de fissures dues à des contraintes thermiques 20 est empêchée en évidant le revêtement déposé, par exemple, selon un motif en forme d'échiquier. Néanmoins, une telle couche céramique à discontinuités accuse l'inconvénient consistant en ce qu'un "effet de rognage" peut se produire sur les garnitures de freinage, par usure, et en ce que les 25 discontinuités ménagées dans la couche de frottement se traduisent par une baisse du coefficient de frottement de la garniture de frottement. Ces inconvénients de l'art antérieur sont évités par la présente invention. Conformément à cette invention, les pièces céramiques 30 intégrées sont incorporées dans le corps de base en procurant, dans l'ensemble, une surface plane majoritairement située dans l'affleurement, cette surface, servant de surface de frottement, étant formée dans certaines zones par la surface des pièces intégrées 35 céramiques, et par le corps de base dans des zones intermédiaires. Ledit corps de base est de préférence métallique et peut, par exemple, consister en de la fonte grise. D'après un perfectionnement de l'invention, il est de préférence prévu une pluralité de pièces intégrées du 5 type précité, dont l'agencement sur la ou les face(s) latérale(s) du disque de freinage peut être irrégulier. Cependant, lesdits inserts peuvent également être prévus selon un agencement à répartition uniforme. De préférence, lesdits inserts présentent une répartition majoritairement 10 uniforme sur la surface de frottement. Par exemple, l'on peut prévoir une pluralité de pièces intégrées disposées sur une ligne circulaire ou sur une ligne en forme de développante. L'on peut aussi prévoir une pluralité de pièces intégrées selon un agencement avec 15 décalage mutuel respectif sur au moins l'une des faces latérales du disque de freinage. Lesdites pièces intégrées peuvent, par exemple, être agencées en des cercles concentriques sur la face latérale dudit disque de freinage. La forme de la pièce intégrée proprement dite peut varier. Par exemple, au moins la surface de ladite pièce peut posséder un profil sensiblement circulaire. Ainsi, il est par exemple possible d'employer des pièces intégrées sensiblement cylindriques. Le mode d'incorporation des pièces intégrées, dans le corps de base en un matériau métallique, peut avoir lieu par des procédés différents. Il est par exemple possible de pratiquer, dans ledit corps de base, des perçages à axes parallèles dans lesquels est ensuite insérée une pièce 30 intégrée constituée du matériau à coefficient de frottement élevé. Cette pièce intégrée constituée du matériau céramique peut également, par exemple, être insérée par projection à la flamme dans un perçage du corps de base. Selon un perfectionnement préféré de l'invention, lors du 35 remplissage de tels perçages par le matériau à fort coefficient de frottement en vue de produire la pièce intégrée, il est possible d'utiliser un gabarit qui occulte les régions restantes du corps de base, afin d'y éviter d'indésirables dépôts qui encrassent le corps de base. A l'issue de la production des pièces intégrées, le 5 disque de freinage peut être soumis à un post-usinage avec enlèvement de copeaux, de manière à créer une surface parallèle à un plan. La création d'une telle surface peut également avoir lieu par d'autres procédés. La présente invention vise encore notamment un 10 procédé de fabrication d'un disque de freinage pour véhicule, procédé selon lequel sont pratiqués, dans un corps de base en un matériau métallique, des perçages parallèles à l'axe dans chacun desquels est ensuite insérée une pièce intégrée en un matériau à coefficient de 15 frottement élevé, de préférence en un matériau céramique. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description détaillée ciaprès, à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique simplifiée, avec observation d'une surface de frottement d'un disque de freinage; la figure 2 est une vue en coupe simplifiée d'un disque de freinage conforme à l'invention; et la figure 3 est une vue détaillée, à échelle agrandie, d'un fragment du disque de freinage dans lequel on distingue le corps de base muni des pièces céramiques intégrées. Il convient, dans un premier temps, de faire 30 référence à la figure 1 qui est une vue schématique simplifiée d'un disque de freinage 9 conforme à l'invention, avec observation de l'une des surfaces latérales de frottement dudit disque de freinage. Il ressort que le disque de freinage 9 comporte un corps de 35 base 10 de configuration fondamentale sensiblement annulaire pouvant consister, par exemple, en un matériau métallique tel que de la fonte grise ou un matériau similaire. Dans l'exemple du mode de réalisation, une pluralité de pièces intégrées 11, constituées d'un matériau céramique à coefficient de frottement élevé, sont intégrées 5 dans ce corps de base annulaire 10. Une observation de la figure 1 atteste qu'un grand nombre de pièces céramiques intégrées 11 est disposé, avec répartition sensiblement uniforme, sur la surface annulaire de frottement du disque de freinage. Dans le cas présent, il s'agit de pièces 10 intégrées 11 sensiblement cylindriques, ce qui procure une surface à profil sensiblement circulaire sur la face latérale du disque de freinage. En principe, néanmoins, la configuration du profil des pièces céramiques intégrées 11 peut être quelconque, de même que la répartition desdites 15 pièces sur la surface annulaire de frottement, ce qui vise, naturellement, à utiliser un nombre suffisant de pièces céramiques intégrées 11 pour atteindre l'effet souhaité consistant à accroître le coefficient de frottement de toute la surface efficace de frottement. Toutefois, lesdites pièces 20 céramiques intégrées 11 peuvent être plus grandes que ce qui est représenté sur la vue schématique conforme à la figure 1, ce qui permet alors de diminuer le nombre des pièces intégrées utilisées. L'agencement et la répartition des pièces céramiques intégrées 11, sur la surface annulaire du corps de 25 base, sont largement irréguliers dans l'exemple du mode de réalisation selon la figure 1, bien qu'une répartition approximativement uniforme soit recherchée. L'agencement n'obéit à aucun principe d'ordonnancement. Cependant, il est également possible d'utiliser un agencement régulier des pièces céramiques 30 intégrées, différent de celui illustré sur la figure 1, dans lequel lesdites pièces céramiques intégrées 11 sont par exemple situées sur des lignes circulaires concentriques ou sur une ligne en forme de développante, voire, par exemple également, sur des lignes s'étendant sensiblement radialement, 35 en forme de rayons, depuis une délimitation interne 12 jusqu'à un contour extérieur 13 de la surface annulaire de frottement. L'explication plus détaillée ci-après, faisant référence aux figures 2 et 3, porte sur le procédé permettant d'incorporer les pièces céramiques intégrées 11, ainsi que de les disposer dans le corps de base 10. La 5 figure 2 est une coupe longitudinale schématique simplifiée d'un disque de freinage 9 dont seul le corps de base est toutefois représenté, par souci de simplification. L'on constate que ledit corps de base 10 est en partie intérieurement creux, de manière à économiser de la matière 10 et à réduire le poids. Deux parties latérales annulaires sont reliées mutuellement. Les faces latérales extérieures, concernées par l'observation sur la vue selon la figure 1, représentent les surfaces de frottement efficaces du disque de freinage lors du processus de freinage. La figure 2 ne 15 montre pas les pièces céramiques intégrées 11, dont la disposition ressort cependant de la vue détaillée à échelle agrandie conforme à la figure 3, montrant un fragment du corps de base 10. Ce fragment est repéré en III sur la figure 2. La figure 3 se présente, elle aussi, sous la forme d'une representation schématique simplifiée. L'on distingue le corps de base 10 illustré en coupe, dans lequel ont été pratiqués un certain nombre de renfoncements, perçages 14 ou analogues situés dans une zone de la surface dudit corps 25 de base. Il peut s'agir, par exemple, de perçages cylindriques 14 dans lesquels les pièces céramiques intégrées 11 peuvent ensuite, par exemple, être insérées par projection à la flamme ou par d'autres procédés appropriés. Après l'insertion des pièces céramiques intégrées 11, il peut 30 être judicieux de procéder à un traitement ultérieur de la surface du disque de freinage, en particulier à un postusinage avec enlèvement de copeaux, de manière à éliminer des résidus de projection et à créer une surface parallèle à un plan. Une surface lia des pièces céramiques intégrées 35 se situe ensuite sensiblement dans l'affleurement d'une surface restante 10a du corps de base, de sorte que les surfaces lla des inserts 11 et la surface 10a du corps de base 10 donnent une surface unitaire de frottement dotée d'un coefficient de frottement accru par rapport au matériau du corps de base. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre. LISTE DES REFERENCES NUMERIQUES 9 disque de freinage corps de base lOa surface 11 pièces intégrées ou inserts lia surface 12 délimitation interne 13 contour extérieur 14 perçages REVENDICATIONS 1. Disque de freinage pour véhicule, comprenant un corps de base, de préférence en un matériau métallique, dont au moins une face latérale est réalisée, au moins par 5 zones, sous la forme d'une surface de frottement, ledit corps de base comportant, à cette fin, au moins une pièce intégrée en un matériau céramique dont la surface sert de surface de frottement, caractérisé en ce qu'au moins une pièce intégrée (11) en un matériau céramique est 10 incorporée, dans le corps de base (10), de manière qu'elle soit amplement située dans l'affleurement de la surface dudit corps de base. 2. Disque de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins en surface l'une d'au moins 15 des pièces intégrées (11) possède un contour sensiblement circulaire. 3. Disque de freinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une pluralité de pièces intégrées (11) est prévue selon un agencement réparti 20 irrégulièrement ou régulièrement sur au moins l'une des faces latérales dudit disque de freinage. 4. Disque de freinage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une pluralité de pièces intégrées (11) est disposée sur une ligne circulaire ou sur 25 une ligne en forme de développante. 5. Disque de freinage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une pluralité de pièces intégrées (11) est prévue, selon un agencement avec décalage mutuel respectif, sur au moins l'une des faces 30 latérales dudit disque de freinage. 6. Disque de freinage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des pièces intégrées (11) sont agencées en des cercles concentriques sur au moins l'une des faces latérales dudit disque de freinage. 7. Procédé de fabrication d'un disque de freinage pour véhicule, notamment conforme à l'une des revendi- cations 1 à 6, procédé caractérisé en ce que des perçages (14) ou des renfoncements parallèles à l'axe, dans lesquels est ensuite insérée une pièce intégrée (11) en un matériau à coefficient de frottement élevé, sont pratiqués dans un corps de base (10) en un matériau métallique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un matériau céramique est inséré dans les perçages (14), de préférence par projection à la flamme, en vue de produire la pièce intégrée (11). 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, pour remplir les perçages (14) par le matériau à coefficient de frottement élevé, on utilise un gabarit occultant les régions restantes du corps de base (10). 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le disque de freinage est soumis à un post-usinage avec enlèvement de copeaux après la production des pièces intégrées. 11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, 20 caractérisé en ce que le disque de freinage est soumis à un post-usinage, après l'insertion des pièces intégrées (11), de manière à créer une surface parallèle à un plan.