Brevet FR3132337A1 — publié le 20230804

L’invention concerne une plaquette (10) pour étrier de frein à disque, la plaquette (10) comprenant une tôle support (11). Selon l’invention, la tôle support (11) présente des ailettes de refroidissement (17), créant ainsi une zone de convection (16). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Plaquette de frein à refroidissement optimisé L’invention se rapporte au domaine technique des freins à disque, et en particulier aux plaquettes équipant de tels freins. Art antérieur Dans le domaine des freins à disque, l’effort de freinage est directement lié à des paramètres tels que : - le matériau des plaquettes ; - le matériau du disque ; - la superficie de la zone de friction des plaquettes sur le disque ; - l’effort de serrage des plaquettes sur le disque. La performance du freinage quant à elle est liée, entre autres : - à l’effort de freinage obtenable ; - à des paramètres cinétiques, tels que la vitesse de rotation du disque, l’énergie cinétique du véhicule embarquant le frein considéré et en particulier l’énergie cinétique à dissiper à chaque freinage ; - à la fréquence d’utilisation du frein au cours du temps ; - aux paramètres thermiques du frein, et notamment sa capacité à résister à la chaleur générée lors de la conversion de l’énergie cinétique en énergie thermique, ou encore à dissiper cette chaleur. Les progrès apportés aux plaquettes de frein leur permettent de générer des efforts de freinage plus importants. Cependant, cette augmentation implique une augmentation de la chaleur générée par le freinage. Lors d’utilisations intensives, par exemple en sport mécaniques tel que des courses de moto, ou en aéronautique sur les trains d’atterrissage d’avions, notamment d’avions légers, les plaquettes et les disques de frein peuvent atteindre des températures très élevées, de l’ordre de 700°C. Cette chaleur est transmise à l’étrier et à ses composants, qui peuvent être dégradés par de telles températures. Il est connu de mettre un isolant thermique entre la plaquette et les composants qui génèrent l’effort de serrage sur celles-ci. Mais cet isolant, par nature, empêche l’évacuation de la chaleur générée par le freinage, et limite donc la capacité de la plaquette de refroidir. Ces solutions peuvent donc être améliorées. L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur, en proposant des plaquettes de frein performantes, mais dont la haute température en cas d’utilisation intensive ne dégrade pas les composants de l’étrier. À cet effet, il a été mis au point une plaquette pour étrier de frein à disque, la plaquette comprenant une tôle support. Selon l’invention la tôle support présente des ailettes de refroidissement, créant ainsi une zone de convection. Les ailettes de refroidissement sont simples à fabriquer sur la tôle support, et elles augmentent considérablement la surface d’échange par convection entre la plaquette et l’air ambient qui entoure la plaquette. De cette manière, la zone de convection permet d’évacuer de la chaleur par convection, ce qui permet d’utiliser la plaquette de manière intensive et que la chaleur générée lors du freinage soit dissipée. Il n’y a pas de dégradation des autres composants de l’étrier. Pour augmenter la superficie de la zone de convection, la tôle support présente une face arrière avec une zone d’appui, la zone d’appui est isolée thermiquement d’autres composants de l’étrier par un isolant thermique, et l’isolant thermique ne recouvre qu’une partie de la face arrière, en laissant une zone arrière découverte qui fait également partie de la zone de convection. Ainsi, les composants mécaniques qui génèrent l’appui sur les plaquettes sont protégés de la chaleur, et la zone de convection est agrandie. Dans le même but, la tôle support présente une face avant recevant une garniture avec une zone de friction, et la garniture ne recouvre qu’une partie de la face avant en laissant une zone avant découverte, qui fait également partie de la zone de convection. Afin de pouvoir évacuer suffisamment de chaleur, la zone arrière découverte représente au moins 10% de la superficie de la face arrière, et de préférence au moins 20%. De préférence, la zone de convection est située de part et d’autre de la zone d’appui. Ainsi, les calories sont correctement drainées depuis la zone d’appui qui est chaude, car recouverte par l’isolant, en direction des différentes portions de la zone découverte. Afin de présenter des caractéristiques de résistances thermique et mécaniques suffisantes, la tôle support est réalisée dans un acier faiblement allié, comprenant moins de 0,3% en masse de carbone, et de préférence moins de 0,2%, et du vanadium dans une quantité comprise entre 0,2 et 0.3% en masse, le reste étant de préférence du fer avec éventuellement les impuretés raisonnablement prévisibles. La tôle est par exemple réalisée en acier 15CDV6. La présence de vanadium améliore notamment la tenue à chaud de la tôle. Dans le but d’obtenir un montage compact et léger, mais que la protection des composants de l’étrier soit suffisante, l’isolant comprend du mica, et se présente sous la forme d’une feuille maintenue par un clinquant encliqueté sur la tôle support. L’invention concerne également un étrier pour frein à disque, intégrant des plaquettes selon les caractéristiques précitées. Un tel étrier permet d’obtenir de meilleures performances de freinage que les dispositifs de l’art antérieur, car la contrainte de résistance thermique de ses composants a été affranchie. Il est par exemple possible d’appliquer un effort de serrage plus important. est une vue en perspective, vue de derrière, d’une tôle support d’une plaquette de frein selon l’invention. est une vue en perspective, vue de derrière, d’une tôle support d’une autre plaquette de frein selon l’invention. ] est une vue en perspective, vue de derrière, d’une telle plaquette. est une vue de face de la tôle support. est une vue de face partielle d’un étrier selon l’invention. est une vue en perspective d’un tel étrier. Plaquette (10) pour étrier (20) de frein à disque, la plaquette (10) comprenant une tôle support (11) caractérisée en ce que la tôle support (11) présente des ailettes de refroidissement (17), créant ainsi une zone de convection (16). Plaquette (10) selon la revendication 1, caractérisé e en ce qu e la tôle support (11) présente une face arrière (12) avec une zone d’appui (12a), la zone d’appui (12a) est isolée thermiquement d’autres composants de l’étrier (20) par un isolant thermique (13), et l’isolant thermique (13) ne recouvre qu’une partie de la face arrière (12), en laissant une zone arrière découverte (12b), qui fait également partie de la zone de convection (16). Plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tôle support (11) présente une face avant (14) recevant une garniture (15) avec une zone de friction, et la garniture (15) ne recouvre qu’une partie de la face avant (14) en laissant une zone avant découverte (14b), qui fait également partie de la zone de convection (16). Plaquette (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la zone arrière découverte (12b) représente au moins 10% de la superficie de la face arrière (12), et de préférence au moins 20%. Plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone de convection (16) est située de part et d’autre de la plaquette (10). Plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tôle support (11) est réalisée dans un acier faiblement allié, comprenant moins de 0,3% en masse de carbone, et de préférence moins de 0,2%, et du vanadium dans une quantité comprise entre 0,2 et 0.3% en masse. Plaquette (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’isolant (13) comprend du mica, et se présente sous la forme d’une feuille maintenue par un clinquant (18) encliqueté sur la tôle support (11). Etrier (20) pour frein à disque équipé d’une plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes.