Brevet FR3131945A1 — publié le 20230721

L’invention concerne un ensemble à friction (1) pour freins qui comprend un porte-semelle (3) avec des faces inférieure (31) et supérieure (32) et un conduit secondaire (38) reliant ces deux faces (31, 32), et une semelle (2) avec une première (21) et une seconde (22) faces et un conduit primaire (28) reliant ces deux faces (21, 22), la semelle (2) comportant une tôle (60) avec une base (61) qui forme une partie de la seconde face (22) apte à être fixée sur la face inférieure (31). L’ensemble à friction comprend une bague de jonction (8) agencée dans le conduit secondaire (38) et qui établit une jonction avec le conduit primaire (28), et un mécanisme de rappel (90) qui maintient la bague de jonction (8) en contact avec la seconde face (22) sur une zone de contact (ZC) circonférentielle. La bague de jonction (8) vient en contact uniquement avec la base (61). Figure 1 Semelle avec surface d’appui pour bague d’étanchéité La présente invention concerne le freinage des matériels roulants ferroviaires et notamment les ensembles à friction des systèmes de freinage des matériels roulants ferroviaires. On entend par de tels matériels tous véhicules configurés pour rouler sur des rails, tels que trains, tramways, métropolitains. Le système de freinage comporte généralement un disque solidaire d’une roue ou d’un essieu du matériel roulant ferroviaire. Le système de freinage comporte en outre un ensemble à friction qui comprend un porte-semelle qui supporte une semelle de friction. La semelle de friction comprend usuellement des moyens de fixation au porte-semelle et un patin frottant. Lorsqu’un conducteur actionne le système de freinage, le patin frottant de la semelle de friction vient au contact du disque pour exercer une force de freinage sur le disque. Ainsi, par frottement, la semelle de friction freine le disque solidaire de la roue ou de l’essieu. Généralement, le matériel roulant ferroviaire comporte deux ensembles à friction, disposés de part et d’autre du disque de façon à prendre en tenaille, ou autrement dit en sandwich le disque pour le comprimer des deux côtés. Le patin frottant de la semelle de friction comporte habituellement un matériau métallique, tel que la fonte, un matériau fritté ou un matériau composite. Ainsi, lorsque le patin frottant de la semelle de friction frotte contre le disque, des particules de matière issues du patin frottant et du disque sont émises dans l’atmosphère ambiante autour de l’ensemble à friction. Ainsi, le système de freinage émet une pollution atmosphérique sous forme de particules plus ou moins fines. On a donc cherché à capter les particules de matière émises lors du freinage, notamment en disposant un dispositif d’aspiration, alimenté par une pompe, à proximité d’une zone d’émission des particules issues du patin frottant de la semelle de friction. De plus, on a cherché à ce que cette aspiration des particules soit la plus efficace possible. Une solution pour résoudre ce problème est l’ensemble à friction illustré en figures 7 et 8, qui représentent l’art antérieur. Cet art antérieur est décrit dans le document FR 3088394. La est une vue de dessous de cet ensemble, et la est une coupe transversale selon la ligne VIII-VIII de la . Le porte-semelle 103 s’étend longitudinalement selon une direction longitudinale X, et transversalement selon une direction transversale Y. Le plan X-Y est horizontal. La direction Z, perpendiculaire au plan X-Y pour former un repère (X,Y,Z), est verticale, orientée vers le haut. Le porte-semelle 103 comporte une face inférieure 131 destinée à accueillir une semelle de friction 102, et une face supérieure 132, qui s’étendent chacune parallèlement au plan X-Y. Le porte-semelle 103 présente sur sa face inférieure 131 une glissière d’accueil 105 concave en queue d’aronde, qui s’étend longitudinalement depuis une première extrémité du porte-semelle 103 jusqu’à proximité de la seconde extrémité du porte-semelle 103 où cette glissière est non-débouchante. Le porte-semelle 103 comprend sur l’axe longitudinal X deux conduits secondaires 138 espacés. Chaque conduit secondaire 138 relie la face supérieure 132 au fond de la glissière 105 sur la face supérieure. La semelle de friction 102 est en deux parties identiques, où chaque partie présente une face de friction (première face) 121 destinée à être en contact de friction avec le disque (non-représenté) du véhicule et une face opposée (seconde face) 122. Cette face opposée 122 présente un profilé 104 convexe en queue d’aronde configuré pour coopérer avec la glissière d’accueil 105. En utilisation, on enfonce une première partie de la semelle 102 selon l’axe longitudinal X en faisant coulisser le profilé 104 dans la glissière 105, jusqu’en butée de la glissière 105. Puis on enfonce la seconde partie de la semelle 102 selon l’axe longitudinal X en faisant coulisser le profilé 104 dans la glissière 105, jusqu’en butée de la première partie de la semelle 102, les surfaces en contact de la première partie et de la seconde partie étant idéalement conformées pour s’épouser sur toute leur surface. La semelle 102 est ainsi solidarisée avec le porte-semelle 103. Chacune des parties de la semelle 102 comprend un conduit primaire 128 orienté selon l’axe vertical Z. Lorsque ces parties sont fixées sur le porte-semelle 103 en utilisation, chacun des deux conduits primaires 128 est situé en regard d’un conduit secondaire 138. On désigne par axe B l’axe principal d’un conduit primaire 128 et du conduit secondaire 138 situé en regard, ce conduit primaire 128 et ce conduit secondaire 138 étant donc coaxiaux. Ainsi, chaque conduit primaire 128 forme, avec un des conduits secondaires 138 ménagé dans le porte-semelle 103, un circuit qui permet d’aspirer des particules émises par la semelle de friction 102 lors du freinage. L’axe B est donc parallèle à l’axe vertical Z. Une bague de jonction 108, constituée d’un tube 1081 et d’une collerette 1082 prolongeant radialement et vers l’extérieur ce tube à une de ses extrémités, est montée dans le conduit secondaire 138. Le tube est inséré dans le conduit secondaire 138, le diamètre externe du tube étant égal au diamètre interne du conduit secondaire 138 afin d’assurer la meilleure étanchéité possible. La collerette 1082 se loge dans un logement annulaire du porte-semelle 103, ce logement étant centré sur l’axe principal B et en regard de la face opposée 122 de la semelle 102. Le logement annulaire a un diamètre supérieur à celui du conduit secondaire 138 et inférieur à celui de la collerette 1082. Ainsi, la collerette 1082 est prise en sandwich entre le profilé 104 de la semelle 102 et le fond de la glissière 105 du porte-semelle 103. Une fois dans son logement, la collerette 1082 est en contact avec la face 122 du profilé 104 de la semelle 102. Avantageusement, ce contact est renforcé par exemple par déformation (écrasement) de la collerette 1082 entre le fond du logement et la face 122. Alternativement (comme représenté en ), ce contact est réalisé par compression d’un ressort ondulé monté sur le tube entre la collerette 1082 et le fond du logement. Ainsi, la collerette 1082 elle-même, ou le ressort ondulé, est un mécanisme de rappel 190 qui permet de plaquer la collerette 1082 contre le profilé 104 (voir ci-dessous). La bague de jonction 108 traverse entièrement le porte-semelle 103 et en dépasse sur sa face supérieure 132 à sa face inférieure 131 munie de la glissière 105. Sur cette extrémité du tube de la bague 108 est fixé un tuyau 150 qui est relié à un dispositif d’aspiration (non-représenté) et qui permet l’aspiration au travers du conduit primaire 128 et du conduit secondaire 138 des particules issues du freinage du véhicule ferroviaire par usure de la semelle 102. Le tuyau 150 et le dispositif d’aspiration constituent un dispositif d’évacuation des particules. La bague de jonction 108 sert à guider les particules issues du freinage depuis le conduit primaire 128 de la semelle 102 vers le conduit secondaire 138 du porte-semelle 103. La bague de jonction 108 vise donc à prévenir d’éventuelles fuites au travers du conduit primaire 128 et du conduit secondaire 138. Notamment, la bague de jonction 108 vise à limiter la quantité de particules issues du freinage qui pourraient se glisser dans l’interstice à l’interface entre la semelle de friction 102 et le porte-semelle 103, et surtout à empêcher un flux d’air provenant de l’extérieur de pénétrer par cet interstice dans le conduit secondaire 138, ce qui dégraderait l’aspiration par le dispositif d’aspiration. De plus, la bague de jonction 108 est plaquée contre le profilé 104 à l’aide d’un mécanisme de rappel 190, comme indiqué ci-dessus. Ce mécanisme de rappel 190 contribue à prévenir un passage d’air à l’interface entre la semelle 102 et le porte-semelle 103 au niveau du conduit primaire 128 et du conduit secondaire 138, ce passage d’air étant dû à des jeux à l’interface entre le porte-semelle 103 et la semelle 102. La semelle 102 comporte un matériau de friction 125, et une tôle 160 qui présente une base 161 et des pattes 162 qui s’étendent depuis la base 161. Par exemple cette tôle est métallique. La base 161 forme une partie de la face opposée 122 et du profilé 104. Les pattes 162 sont recourbées vers la face de friction 121. Ainsi, les pattes 162 comprennent des premières pattes 1621 qui pénètrent dans le matériau de friction 125 de façon à fixer le matériau de friction 125 sur la tôle 160. Les pattes 162 comprennent des deuxièmes pattes 1622 qui épousent le profil convexe du profilé 104 de façon à maintenir mécaniquement le matériau de friction 125 contre la base 161. La illustre la semelle 102 en perspective avec la tôle 160. Lorsque la semelle 102 est solidarisée avec le porte-semelle 103 en faisant coulisser le profilé 104 dans la glissière 105, la collerette 1082 de chaque bague 108 est plaquée contre la seconde face 122 du profilé 104. La collerette 1082 vient ainsi en contact avec la tôle 160 et avec le matériau de friction 125 sur une zone de contact ZC qui est circonférentielle de façon à entourer le conduit secondaire 138. Ainsi, on a un ensemble à friction pour système de freins pour matériel roulant ferroviaire, cet ensemble à friction comprenant d'une part un porte-semelle comprenant une face inférieure, une face supérieure et au moins un conduit secondaire d'axe central A qui relie la face inférieure et une face supérieure, d'autre part au moins une semelle qui présente une première face qui est la face de friction et une seconde face qui est apte à être fixée sur la face inférieure par un mécanisme de fixation, et au moins un conduit primaire qui relie la première face et la seconde face, la semelle comportant un matériau de friction et une tôle qui présente une base qui forme une partie de la seconde face, et l’ensemble à friction comportant en outre au moins une bague de jonction qui est agencée dans le au moins un conduit secondaire et qui établit une jonction avec le au moins un conduit primaire lorsque le au moins un conduit primaire est aligné avec le au moins un conduit secondaire, et également un mécanisme de rappel qui maintient la au moins une bague de jonction en contact avec la seconde face sur une zone de contact circonférentielle. La zone de contact ZC entre la bague 108 et la seconde face 122 s’étend sur la tôle 160 et sur le matériau de friction 125. Or le matériau de friction 125 présente naturellement une rugosité élevée (visible à l’œil nu). De plus, il existe nécessairement un manque de matière à l’interface entre la tôle 160 et sur le matériau de friction 125, à l’endroit où les pattes 162 pénètrent dans le matériau de friction 125. Ainsi, le contact entre la bague 108 et la seconde face 122 au niveau de la zone de contact ZC n’est pas parfait et il existe des fuites sur cette zone. Une solution pour réduire ces fuites est de déposer un enduit sur la zone de contact. Cette solution complexifie l’élaboration de l’ensemble à friction. Description de l’invention La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. L'invention vise à proposer un ensemble à friction dans lequel l’étanchéité entre la bague et la seconde face au niveau de la zone de contact est améliorée. Ce but est atteint grâce au fait que la tôle est conformée de telle sorte que chacune des bagues de jonction vient en contact uniquement avec la base de la tôle et épouse la surface de la base sur la zone de contact. Ainsi, la zone de contact de la seconde face est constituée uniquement par la base de la tôle. La surface de la tôle étant naturellement lisse, chacune des bagues de jonction épouse la surface de la base sur la zone de contact. Grâce à ces dispositions, les fuites entre la bague 108 et la seconde face 122 au niveau de la zone de contact ZC sont minimisées. Par exemple, la surface de la base présente un surfaçage au niveau de la zone de contact de telle sorte que cette surface épouse plus intimement la surface de la au moins une bague au niveau de la zone de contact. Ainsi, la surface de la bague épouse plus intimement la surface de la base de la tôle que si la surface de la tôle n’avait pas subi de surfaçage. Par exemple, la tôle présente au moins un cylindre qui s’étend depuis la base le long de la paroi du au moins un conduit primaire. Ainsi, la fixation de la tôle sur le matériau de friction est renforcée. En effet, ce cylindre agit comme une patte, c’est-à-dire comme un ancrage supplémentaire de la tôle sur le matériau de friction. Par exemple, l’ensemble à friction comprend en outre un bloc qui est relié à un dispositif d’aspiration et qui est solidarisé avec le porte-semelle au niveau de la face supérieure, le bloc présentant une cavité qui est reliée par un circuit au dispositif d’aspiration et qui communique avec la face supérieure. Ainsi, l’aspiration des particules depuis la semelle est plus efficace. Par exemple, le bloc fait partie intégrante du porte-semelle. Par exemple, le mécanisme de rappel est un ressort. Par exemple, la bague de jonction comporte une collerette qui vient en contact uniquement avec la base et le mécanisme de rappel est la collerette. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : La est une vue en coupe d’une partie d’un ensemble à friction selon l’invention. La est une vue en perspective de la semelle et d’une bague de jonction d’un ensemble à friction selon l’invention. La est une vue en perspective de la semelle et d’une bague de jonction d’un ensemble à friction selon une variante de l’invention. La est une vue en coupe et en perspective de la semelle et d’une bague de jonction d’un ensemble à friction selon une autre variante de l’invention. La est une vue en perspective par dessous de la semelle de l’ensemble à friction de la . La est une vue en coupe d’une partie d’un ensemble à friction selon l’invention illustrant un autre mode de réalisation du porte-semelle, du bloc et des bagues de jonction. La , déjà décrite, est une vue de dessous d’un ensemble à friction selon l’art antérieur. La , déjà décrite, est une coupe transversale selon la ligne VIII-VIII de la . La , déjà décrite, est une vue en perspective d’une semelle selon l’art antérieur, qui illustre la tôle fixée sur le matériau de friction. Ensemble à friction (1) pour système de freins pour matériel roulant ferroviaire, ledit ensemble à friction (1) comprenant d'une part un porte-semelle (3) comprenant une face inférieure (31), une face supérieure (32) et au moins un conduit secondaire (38) d'axe central A qui relie ladite face inférieure (31) et une face supérieure (32), d'autre part au moins une semelle (2) qui présente une première face (21) qui est la face de friction et une seconde face (22) qui est apte à être fixée sur ladite face inférieure (31) par un mécanisme de fixation (4, 5), et au moins un conduit primaire (28) qui relie ladite première face (21) et ladite seconde face (22), ladite semelle (2) comportant un matériau de friction (25) et une tôle (60) qui présente une base (61) qui forme une partie de la seconde face (22), ledit ensemble à friction (1) comportant en outre au moins une bague de jonction (8) qui est agencée dans ledit au moins un conduit secondaire (38) et qui établit une jonction avec ledit au moins un conduit primaire (28) lorsque ledit au moins un conduit primaire (28) est aligné avec ledit au moins un conduit secondaire (38), et également un mécanisme de rappel (90) qui maintient ladite au moins une bague de jonction (8) en contact avec ladite seconde face (22) sur une zone de contact (ZC) circonférentielle, ledit ensemble à friction (1) étant caractérisé en ce que ladite tôle (60) est conformée de telle sorte que ladite au moins une bague de jonction (8) vient en contact uniquement avec ladite base (61) de la tôle (60) et épouse la surface de ladite base (61) sur ladite zone de contact (ZC). Ensemble à friction (1) selon la revendication 1 tel que la surface de ladite base (61) présente un surfaçage au niveau de ladite zone de contact (ZC) de telle sorte que cette surface épouse plus intimement la surface de ladite au moins une bague (8) au niveau de ladite zone de contact (ZC). Ensemble à friction (1) selon la revendication 1 ou 2 tel que ladite tôle (60) présente au moins un cylindre (63) qui s’étend depuis ladite base (61) le long de la paroi dudit au moins un conduit primaire (28). Ensemble à friction (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 tel qu’il comprend en outre un bloc (50) qui est relié à un dispositif d’aspiration et qui est solidarisé avec ledit porte-semelle (3) au niveau de ladite face supérieure (32), ledit bloc (50) présentant une cavité (55) qui est reliée par un circuit (51) au dispositif d’aspiration et qui communique avec ladite face supérieure (32). Ensemble à friction (1) selon la revendication 4 tel que ledit bloc (50) fait partie intégrante dudit porte-semelle (3). Ensemble à friction (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 tel que ledit mécanisme de rappel (90) est un ressort. Ensemble à friction (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 tel que ladite bague de jonction (8) comporte une collerette (82) qui vient en contact uniquement avec ladite base (61) et ledit mécanisme de rappel (90) est ladite collerette (82).