Brevet FR3132336A1 — publié le 20230804

L’invention concerne une plaquette (10) pour étrier (20) de frein (30) à disque (40), la plaquette (10) comprenant un tôle support (11) recevant une garniture. Selon l’invention, la tôle support (11) est réalisée en acier au carbone et faiblement allié comprenant moins de 0,3% en masse de carbone, et du vanadium dans une quantité comprise entre 0,2 et 0,3% en masse. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Plaquette de frein à performances améliorées 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 conversion de l’énergie cinétique en énergie thermique, ou encore à dissiper cette chaleur. La plaquette d’un frein est une pièce d’usure, et son remplacement doit être aisé. Aussi son montage, et en particulier la liaison cinématique la reliant à l’étrier, doit être la plus simple possible. Cette liaison est donc généralement minimaliste, et est assurée par des surfaces fonctionnelles les plus petites possible et les plus simples possible. Ces surfaces fonctionnelles, qui encaissent pourtant l’effort de freinage, sont donc généralement soumises à un matage, ou encore la tôle support des plaquettes peut se déformer. En prévention, il est souvent nécessaire de dimensionner à la hausse les plaquettes, et en particulier leurs tôles supports. Par ailleurs, les freinages répétés ou intensifs conduisent à une hausse importante de la température de la plaquette et du disque, qui peuvent atteindre des températures supérieures à 700°C. Cela est le cas lors de l’utilisation d’un tel frein dans le domaine des sports mécaniques tels que les courses de motos, ou encore dans l’aéronautique pour les trains d’atterrissage d’avions, notamment d’avions légers. La hausse de température peut être particulièrement rapide, en quelques secondes seulement. La plaquette doit donc, outre sa résistance mécanique, présenter une excellente résistance aux contraintes thermiques. Au surplus, il y a un effort constant de réduction du poids des pièces embarquées. Il y a donc une contradiction entre le besoin d’avoir une plaquette résistante, mais qui reste légère. L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant une plaquette pour étrier de frein à disque, qui soit légère et résistante. À cet effet, il a été mis au point une plaquette pour étrier de frein à disque, la plaquette comprenant un tôle support recevant une garniture. Selon l’invention, 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. Cette nuance d’acier, qui est habituellement destinée aux pièces devant être soudées, permet néanmoins de réaliser une plaquette qui présente des caractéristiques mécaniques et thermiques suffisantes pour obtenir une plaquette légère et résistante. La présence de vanadium améliore notamment la tenue à chaud de la tôle. Ce choix particulier de nuance d’acier permet de réaliser une tôle support présentant une épaisseur comprise entre 2 et 6mm seulement, ce qui permet d’alléger la plaquette. La tôle présente des moyens de liaison cinématique avec un étrier du frein. En pratique, afin que la plaquette ne se déforme pas, même à haute température, une partie de ces moyens de liaison est configurée pour résister à des efforts mécaniques plus importants que le reste des moyens de liaison, et prend la forme d’une portion renforcée. L’autre partie est au contraire allégée. Dans un premier mode de réalisation, la tôle support présente une première oreille d’un premier diamètre, et une seconde oreille d’un second diamètre supérieur au premier diamètre. Chaque oreille est configurée pour coopérer respectivement avec une première douille et une seconde douille d’un étrier, réalisant une liaison glissière entre la plaquette et l’étrier. La portion renforcée est la seconde oreille. Etant donné que la surface de la seconde oreille transmettant les efforts est plus grande, la pression de contact est inférieure, ce qui prévient le matage. L’invention concerne également un étrier comprenant une première douille d’un premier diamètre et d’une première longueur, et une seconde douille d’un second diamètre différent du premier diamètre et d’une seconde longueur différente de la première longueur, les douilles reliant deux mâchoires de l’étrier. L’étrier reçoit des plaquettes comprenant un tôle support présentant une première oreille du premier diamètre, et une seconde oreille du second diamètre, et chaque oreille est configurée pour coopérer respectivement les douilles. Dans un second mode de réalisation, la tôle support présente une première oreille et une seconde oreille, configurées pour coopérer respectivement avec des douilles d’un étrier de diamètres identiques, réalisant une liaison glissière entre la plaquette et l’étrier, et la portion renforcée est une augmentation des dimensions de la tôle à proximité de la seconde oreille. Dans ce mode, l’invention concerne également l’étrier comprenant deux douilles de diamètres identiques reliant deux mâchoires de l’étrier ; deux plaquettes présentant des oreilles configurées pour coopérer avec les douilles ; et une butée. La tôle support présente une partie dissymétrique configurée pour laisser un passage à la butée. L’invention concerne également un étrier pour frein à disque équipé d’une plaquette selon les caractéristiques précitées. L’invention concerne enfin un frein à disque recevant un étrier de frein selon les caractéristiques précitées. Avantageusement, le disque est réalisé en acier de cémentation, de préférence du 18NiCr5-4 ou du 16NC6. Le choix d’un tel matériau pour réaliser le disque permet de disposer d’un disque apte à être compatible avec les plaquettes selon l’invention. En effet, ces plaquettes permettant d’obtenir de meilleures performances de freinage, une quantité de chaleur importante est générée de manière brève et répétée. De tels cycles de température représentent des cycles de trempe pour le disque, qui risque de se briser sous l’effet de la modification de ses caractéristiques mécaniques ou sous l’effet de la fatigue thermique. Utiliser un acier de cémentation permet de pallier de tels inconvénients. est une vue de face d’un frein à disque selon l’invention. est une vue de côté d’un tel frein. est une illustration d’un éclaté d’un étrier de frein selon l’invention. est une vue partielle de face d’un tel étrier. est une vue en perspective d’un autre étrier selon l’invention. est une vue partielle de face d’un tel étrier. Plaquette (10) pour étrier (20) de frein (30) à disque (40), la plaquette (10) comprenant une tôle support (11) recevant une garniture (13) caractérisée en ce que la tôle support (11) est réalisée en acier comprenant moins de 0,3% en masse de carbone, et du vanadium dans une quantité comprise entre 0,2 et 0.3% en masse. Plaquette (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tôle support (11) est réalisée en acier 15CDV6. Plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tôle support (11) présente une épaisseur comprise entre 2mm et 6mm. Plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tôle (11) présente des moyens de liaison cinématique avec un étrier (20), et une partie de ces moyens de liaison est configurée pour résister à des efforts mécaniques plus importants que le reste des moyens de liaison et prend la forme d’une portion renforcée (19). Plaquette (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tôle support (11) présente une première oreille (17a) d’un premier diamètre, et une seconde oreille (17b) d’un second diamètre supérieur au premier diamètre, et chaque oreille (17a, 17b) est configurée pour coopérer respectivement avec une première douille (21a) et une seconde douille (21b) d’un étrier (20), réalisant une liaison glissière entre la plaquette (10) et l’étrier (20), et la portion renforcée (19) est la seconde oreille (17b). Plaquette (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tôle support (11) présente une première oreille (17a) et une seconde oreille (17b) configurées pour coopérer respectivement avec des douilles (21) d’un étrier (20) de diamètres identiques, réalisant une liaison glissière entre la plaquette (10) et l’étrier (20), et la portion renforcée (19) est une augmentation des dimensions de la tôle (11) à proximité de la seconde oreille (17b). Etrier (20) pour frein (30) à disque (40) équipé d’une plaquette (10) selon l’une des revendications précédentes. Étrier (20) selon la revendication 7 prise dans son rattachement à la revendication 5, caractérisé en ce qu ’il comprend une première douille (21a) d’un premier diamètre et d’une première longueur, et une seconde douille (21b) d’un second diamètre différent du premier diamètre et d’une seconde longueur différente de la première longueur, les douilles (21a, 21b) reliant deux mâchoires (20a, 20b) de l’étrier (20), l’étrier (20) recevant des plaquettes comprenant un tôle support (11) présentant une première oreille (17a) du premier diamètre, et une seconde oreille (17b) du second diamètre, chaque oreille (17a, 17b) est configurée pour coopérer respectivement les douilles (21a, 21b). Étrier (20) selon la revendication 7 prise dans son rattachement à la revendication 6, caractérisé en ce qu ’il comprend : - deux douilles (21) de diamètres identiques reliant deux mâchoires (20a, 20b) de l’étrier (20) ; - deux plaquettes (10) présentant des oreilles (17a, 17b) configurées pour coopérer avec les douilles (21) ; - une butée (22) ; la tôle support (11) présente une partie dissymétrique (16) configurée pour laisser un passage à la butée (22). Frein (30) à disque (40) configuré pour recevoir un étrier (20) selon l’une des revendications 7 à 9, et comprenant un disque (40) réalisé en acier de cémentation, de préférence du 18NiCr5-4 ou du 16NC6.