Brevet FR3090057A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Système de freinage à disque comportant un étrier revêtu d'une couche magnétique Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un système de freinage à disque comprenant un étrier revêtu d'une couche magnétique ainsi qu'un train de roues équipé d'un tel système de freinage pour chacune de ses roues et un procédé d'utilisation d'un matériau magnétique déposé sur un étrier de frein pour un tel système de freinage ou un tel train de roues. [0002] Un tel système de freinage peut être présent dans un véhicule automobile mais ceci n'est pas limitatif. Art antérieur [0003] Dans un système de freinage de l'état de la technique, l'étrier est muni en son intérieur de deux garnitures de frein et coopère avec un disque de freinage. [0004] Chaque garniture de frein présente dans l'étrier frotte contre l'une de deux faces opposées l'une à l'autre du disque en opération de freinage. [0005] L'étrier peut être fixe ou flottant. Dans le cadre d'un étrier fixe, l'étrier ne bouge pas relativement au disque et les garnitures de frein sont chacune poussées contre le disque au moyen d'un ou de plusieurs pistons hydrauliques. [0006] Dans le cadre d'un étrier flottant, seule une des garnitures est poussée contre le disque de freinage par un ou plusieurs pistons hydrauliques. Une fois que cette garniture est en contact avec le disque, la pression que continue à exercer le ou les pistons va ensuite déplacer le corps d'étrier qui est monté coulissant dans une chape d'étrier jusqu'à ce que la deuxième garniture, portée par le corps d'étrier, entre à son tour en contact avec le disque. [0007] Lors d'une opération de freinage, des particules métalliques ou électrostatiques provenant d'une abrasion des garnitures et du disque sont émises. Il peut y avoir aussi des particules organiques non chargées électrostatiquement. [0008] Ces particules, fréquemment. des microparticules sont nocives pour l'organisme générant diverses affections graves, comme des irritations des voies respiratoires, des maladies cardio-vasculaires, etc., et doivent être récupérées. [0009] Le document EP-A1-2 309 146 décrit une collecte des particules et poussières de freinage par une plaque magnétique logée au fond d'une chambre de collecte de particules. Un champ magnétique est créé à l'intérieur de la chambre, lequel champ magnétique attire les particules et poussières de freinage. Il est prévu un réservoir de collecte débouchant sur la base de la chambre de collecte de particules et récupérant les 2 particules en pouvant être démontable de la chambre. [0010] Un tel dispositif de collecte des particules et poussières prend de la place dans un en- vironnement relativement contraint et ne se prêtant guère à son installation. Un tel dispositif n'est pas aussi placé au plus près des garnitures de frein et du disque, compte tenu de la présence de l'ensemble du système de freinage et n'est ainsi que peu efficace. [0011] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est dans un système de freinage à disque et à étrier portant des garnitures de frein frottant sur le disque lors de l'opération de freinage, de récupérer le plus efficacement possible les particules émises lors de l'abrasion des garnitures de frein et du disque sans nécessiter un dispositif encombrant. Résumé de l'invention [0012] A cet effet la présente invention concerne un système de freinage à disque comprenant un étrier muni de deux garnitures de frein, un disque de freinage coopérant avec l'étrier, chaque garniture de frein frottant contre l'une de deux faces opposées l'une à l'autre du disque en opération de freinage, des particules métalliques ou électrostatiques provenant d'une abrasion des garnitures et du disque étant émises lors de l'opération de freinage, caractérisé en ce que l'étrier est revêtu au moins partiellement d'une couche d'un matériau magnétique attirant et récoltant les particules métalliques ou électrostatiques émises. [0013] Les particules recueillies peuvent être des particules métalliques mais aussi des particules non métalliques chargées électrostatiquement, des particules non métalliques pouvant être chargées électrostatiquement lors du frottement des garnitures de frein sur le disque. [0014] Le dispositif de récupération des particules métalliques ou électrostatiques selon la présente invention sous la forme d'une couche de matériau magnétique revêtant l'étrier est placé au plus près des garnitures de frein et du disque. [0015] Premièrement, il s'ensuit que le matériau magnétique employé peut créer simplement un champ magnétique réduit pour être efficace alors que, selon l'état de la technique le plus proche, le champ magnétique créé devait être fort, étant donné l'éloignement de la plaque magnétique des garnitures de frein et du disque. [0016] Deuxièmement, la couche de matériau magnétique est appliquée sur l'étrier et donc présente un encombrement extrêmement réduit, de l'ordre du ou de quelques millimètres contrairement au dispositif de l'état de la technique le plus proche qui présente un encombrement de plusieurs centimètres. [0017] Troisièmement, une simple couche de matériau magnétique appliquée sur l'étrier est moins coûteuse que tout un dispositif de récupération selon l'état de la technique le 3 plus proche comprenant une chambre de collecte, une plaque de matériau magnétique relativement épaisse et un réservoir détachable muni de moyens de fixation amovibles avec la chambre de collecte. [0018] Quatrièmement, en étant porté par l'étrier, avantageusement aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur de l'étrier, la couche magnétique se trouve au plus près de la création de particules et donc peut les capter très efficacement. [0019] Cinquièmement, lors de la récupération des particules collées magnétiquement sur la couche de l'étrier, il n'est pas nécessaire de démonter un réservoir comme le proposait l'état de la technique. Cette récupération peut se faire par aspiration, soufflage ou brossage qui sont des opération plus simples que le démontage d'un réservoir peu accessible pouvant en plus se renverser lors de cette récupération et devant être à nouveau remis en place après vidage. [0020] Avantageusement, l'étrier est revêtu par peinture du matériau magnétique. [0021] Ceci représente un moyen relativement simple et rapide pour positionner la couche de matériau magnétique sur l'étrier. L'épaisseur de la couche peut être plus importante à des endroits de l'étrier reconnus comme susceptibles d'être plus exposés aux particules. [0022] Avantageusement, l'étrier est revêtu par adhésion d'une couche d'un seul tenant du matériau magnétique, la couche étant déjà formée avant adhésion. La couche peut alors être conçue pour être un peu plus épaisse qu'une couche de peinture d'où une champ électromagnétique créé plus fort. [0023] Avantageusement, le matériau magnétique est déposé sur une totalité de l'étrier. [0024] Avantageusement, la couche de matériau magnétique comporte un ou des éléments tensio-actifs ou présente une consistance molle et collante pour une captation et une rétention de particules organiques non chargées électrostatiquement émises. [0025] Ceci permet de compléter la récolte des particules en recueillant des particules or- ganiques non chargées électrostatiquement, ce qui est cependant moins fréquent que la récolte des particules métalliques ou des particules non métalliques chargées électrostatiquement. [0026] L'invention concerne aussi un train de roues équipé d'un système de freinage pour chacune roues du train, l'étrier étant porté de manière fixe ou pivotante par un pivot de roue et le disque étant solidaire d'une roue en comprenant une zone de moyeu, caractérisé en ce que le système de freinage est tel que précédemment mentionné, la zone de moyeu et le pivot de roue étant aussi revêtus d'une couche du matériau magnétique attirant et récoltant les particules émises lors de l'opération de freinage. [0027] La présente invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'un matériau ma- gnétique déposé sur un étrier pour une récolte sur ce matériau magnétique de particules métalliques ou électrostatiques provenant d'une abrasion des garnitures et d'un disque lors d'une opération de freinage d'un tel système de freinage ou pour un tel train de roues, caractérisé en ce que les particules récoltées par le matériau magnétique sont récupérées lors d'une phase de maintenance du système de freinage en étant séparées du matériau magnétique. [0028] La couche de matériau magnétique présente la capacité de retenir les particules pendant une durée prédéterminée ou pour une quantité prédéterminé estimée de particules retenues, une maintenance pouvant être prévue à la fin de cette durée ou à la fin d'un kilométrage devant conduire selon des estimations à une quantité de particules retenues supérieure à la quantité prédéterminée. D'autres moyens d'évaluation, comme le nombre de freinages effectués, peuvent aussi rentrer en ligne de compte. [0029] Avantageusement, les particules sont séparées du matériau magnétique par brossage, soufflage ou aspiration et traitées. [0030] Cette séparation ne requiert aucun démontage et est relativement simple à effectuer. Une aspiration semble être le moyen le plus efficace de récupération des particules niais ceci n'est pas limitatif. [0031] Dans un premier mode de réalisation du procédé, le matériau magnétique est à base d'au moins une poudre de ferrites démagnétisées, ladite au moins une poudre étant mélangée à un liant pour une application au moins partielle sur l'étrier, les ferrites étant magnétisées après application sur l'étrier. [0032] Ceci permet d'éviter une possible démagnétisation de la ou des poudres lors de leur enduction sur l'étrier. [0033] Dans un deuxième mode de réalisation du procédé, le matériau magnétique est à base d'au moins une poudre de ferrites magnétisées, ladite au moins une poudre étant mélangée à un liant pour une application au moins partielle sur l'étrier. [0034] Les avantages principaux de la présente invention sont une réduction voire une sup- pression du rejet des particules émises par abrasion lors de freinages, une protection de la santé publique, un coût très faible du moyen de captation des particules émises et un très faible encombrement de ce moyen de captation sous forme d'une couche de matériau magnétique sur un étrier. [0035] L'esthétisme de la roue associée au système de freinage est en outre protégé en évitant les salissures sur la face de style de la roue qui est tournée vers l'extérieur et donc visible dans l'environnement d'un véhicule automobile. Brève description des figures [0036] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : [0037] [fig.]] - la fleure 1 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un système de freinage avec disque, étrier et garnitures de frein pouvant être conforme à la présente invention quand l'étrier est revêtu d'une couche d'un matériau magnétique récoltant les particules émises lors de l'abrasion du disque et des garnitures de frein pendant un freinage, [0038] [fig.2] - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en perspective de deux garnitures de frein pour servir dans un système de freinage selon la présente invention niais n'ayant pas de caractéristiques spécifiques à l'invention. [0039] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. Description détaillée de l'invention [0040] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une figure spécifique, cette figure est à prendre en com- binaison avec l'autre figure pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0041] En se référant aux figures 1 et 2, la présente invention concerne un système de freinage à disque I comprenant un étrier 2 muni de deux garnitures de frein 3. Un disque I de freinage coopère avec l'étrier 2, chaque garniture de frein 3 frottant contre l'une dc deux faces opposées du disque I en opération dc freinage. [0042] Classiquement, sans que cela soit essentiel dans le cadre de la présente invention, l'étrier 2 peut être relié à un pivot 4 dc roue, ceci dc manière fixe ou mobile. L'étrier 2 présente une forme partiellement creuse et loge les garnitures de frein 3 en son intérieur. L'étrier 2 reçoit aussi en son intérieur une portion d'un disque I dc roue solidaire dc la roue par un moyeu de roue. [0043] Un étrier 2 peut comporter un porte-étrier 6 espacé et articulé au reste dc l'étrier 2 et prenant appui partiellement sur le disque I. Le porte-étrier 6 présente deux axes dc fixation? par rapport au reste de l'étrier 2 en formant des axes de guidage. [0044] Comme particulièrement bien visible à la figure 2, les garnitures de frein 3 ou plaquettes de frein, munies à chacune de leurs extrémités longitudinales d'un embout 3a de fixation, sont sous la forme de pavés allongés disposés parallèlement et à distance l'un de l'autre en présentant des surfaces de frottement relativement planes contre le disque 1, non montré à cette figure 2. [0045] Les garnitures de frein 3 sont montées mobiles dans l'étrier 2 et sont manoeuvrées par 6 des pistons pour les mettre en pression sur le disque 1 de frein lorsque les pistons sont actionnés. [0046] Les pistons sont généralement montés avec des joints qui se déforment de façon élastique lorsque les pistons sont manoeuvrés dans le sens d'un serrage des garnitures 3 contre le disque 1 de frein de sorte que les joints rappellent les pistons en position écartée du disque 1 de frein lorsque l'action de freinage est interrompue. [0047] Ceci crée une abrasion des garnitures de frein 3 et aussi du disque 1 et des particules métalliques ou électrostatiques provenant d'une abrasion des garnitures et du disque 1 sont émises lors de l'opération de freinage. [0048] La présente invention propose que l'étrier 2 soit revêtu au moins partiellement d'une couche d'un matériau magnétique attirant et récoltant les particules métalliques ou électrostatiques émises. [0049] Selon la présente invention, l'étrier 2 de frein est peint ou est recouvert d'une couche de matériau magnétique. Cette couche de matériau magnétique n'est pas référencée aux figures car confondue au moins partiellement avec l'étrier 2 que cette couche de matériau magnétique recouvre. [0050] Cette couche de matériau magnétique permet d'attirer magnétiquement et de capter la plupart des poussières et des particules produites lors du freinage, essentiellement des particules métalliques ou des particules chargées électrostatiquernent. [0051] En effet, les particules, le plus fréquemment des microparticules émises par les garnitures 3 et le disque 1, sont majoritairement composées d'éléments métalliques et organiques chargées électro statiquement. [0052] La couche magnétique appliquée au moins localement sur l'étrier 2, avantageusement au moins sur les zones les plus proches du trajet des particules émises, est située à proximité des garnitures de frein 3 et capte un maximum de particules. [0053] Dans un premier mode de réalisation de la couche magnétique, l'étrier 2 peut être revêtu par peinture du matériau magnétique, ceci au moins partiellement. [0054] La couche de matériau magnétique peut être plus épaisse à des endroits de l'étrier 2 dont le voisinage est particulièrement exposé à la projection de particules émises lors d'un freinage. [0055] Dans un deuxième mode de réalisation de la couche magnétique, l'étrier 2 peut être revêtu par adhésion d'une couche d'un seul tenant du matériau magnétique, la couche étant déjà formée avant adhésion. Ceci évite de peindre l'étrier 2, la couche déjà réalisée étant déposée en continu sur l'étrier 2. La couche peut être collée sur l'étrier 2. [0056] Le matériau magnétique peut être déposé sur une totalité de l'étrier 2, notamment la partie interne de l'étrier 2 que sur la partie externe comme montré à la figure 1. [0057] Afin que la récolte des particules concerne toutes les particules émises non seulement les particules métalliques ou chargées électrostatiquement, la couche de matériau ma- 7 gnétique peut comporter un ou des éléments tensio-actifs ou présente une consistance molle et collante pour une captation et une rétention de particules organiques non chargées électrostatiquement émises. [0058] Ceci peut se faire par enrobage partiel desdites particules organiques non chargées électrostatiquement à la surface de la couche de matériau magnétique. Ces caractéristiques relatives aux particules organiques non chargées électrostatiquement sont purement optionnelles et ne sont pas essentielles pour la mise en oeuvre de la présente invention. [0059] L'invention concerne aussi un train de roues équipé d'un système de freinage pour chacune des roues du train, l'étrier 2 étant porté de manière fixe ou pivotante par un pivot 4 de roue et le disque 1 étant solidaire d'une roue en comprenant une zone de moyeu 5, non représentée à la figure 1 mais référencée par son évidement de passage pratiqué dans le disque 1. [0060] Le système de freinage pour ce train de roues est tel que précédemment décrit. La zone de moyeu 5 et le pivot 4 de roue peuvent être aussi revêtus d'une couche du matériau magnétique attirant et récoltant les particules émises lors de l'opération de freinage. [0061] En effet, d'autres éléments disposés à proximité du système de freinage peuvent bé- néficier du revêtement par une couche de matériau magnétique, ceci pour capter le plus possible de particules émises lors d'une abrasion des garnitures de frein 3 et du disque 1 pendant un freinage. [0062] Il convient de décharger la couche de matériau magnétique régulièrement des particules retenues. [0063] Ceci est effectué dans un procédé d'utilisation d'un matériau magnétique déposé sur un étrier 2 de frein pour une récolte sur ce matériau magnétique de particules métalliques ou électrostatiques provenant d'une abrasion des garnitures et d'un disque 1 lors d'une opération de freinage d'un tel système de freinage ou pour un tel train de roues. [0064] Les particules récoltées par le matériau magnétique sont récupérées lors d'une phase de maintenance du système de freinage en étant séparées du matériau magnétique. [0065] Pour un véhicule automobile équipé d'un système de freinage ou d'un train de roues comme précédemment décrit, l'homme de métier a les compétences nécessaires pour connaître la quantité maximale de particules que peut retenir la matériau magnétique. [0066] L'homme de métier a aussi les compétences pour estimer le nombre de kilomètres parcourus, la durée effectuée de parcours ou le nombre de freinages effectués et avec quelle intensité de freinage, ces paramètres, pouvant être relevés notamment par une unité de contrôle moteur, servant au suivi de la quantité de particules émises et à sa comparaison avec la quantité maximale de particules émises. 8 [0067] Ceci peut être fait de différentes manières. Les particules peuvent être séparées du matériau magnétique par brossage, soufflage ou aspiration. Ensuite, ces particules peuvent être traitées pour être éliminées ou recyclées. [0068] Dans un premier mode optionnel de réalisation du dépôt du matériau magnétique sur l'étrier 2 dans le cadre du procédé d'utilisation précédemment mentionné, le matériau magnétique peut être à base d'au moins une poudre de ferrites démagnétisées. [0069] La ou les poudres peuvent être mélangées à un liant pour une application au moins partielle sur l'étrier 2, les ferrites étant magnétisées après application sur l'étrier 2, cc qui évite une possible démagnétisation lors de leur application. [0070] Dans un deuxième mode optionnel de réalisation du dépôt du matériau magnétique sur l'étrier 2 dans le cadre du procédé d'utilisation précédemment mentionné, le matériau magnétique peut être à base d'au moins une poudre de ferrites magnétisées. [0071] La ou les poudres peuvent être mélangées à un liant pour une application au moins partielle sur l'étrier 2. Ceci évite l'étape de magnétisation du premier mode de réalisation. [0072] La présente invention peut aussi être extrapolée à d'autres éléments d'un système de freinage qu'un étrier 2 et pourrait aussi être mise en oeuvre dans un système de freinage à tambour, le tambour étant revêtu d'une couche de matériau magnétique. [0073] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. 9