FR2483031A1 - Brake pads for disc brakes - are made of monocrystalline corundum with surface roughness of 2 to 3 micro-metres - Google Patents
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Abstract
Description
D E S C R I.P T I O N
L'invention concerne les garnitures de friction pour des freins à friction du type freins à disques ou freins à tambour.DESCR IP TION
The invention relates to friction linings for friction brakes of the disc brake or drum brake type.
Dans les freins à friction, les garnitures de friction disposées, sur les mâchoires de serrage formant l'étrier ou sur les sabots, sont le plus souvent constituées par des fibres organiques comprimées auxquelles est ajoute un liant permettant la mise en forme de ces garnitures selon le type de frein. In friction brakes, the friction linings arranged on the clamping jaws forming the stirrup or on the shoes are most often formed by compressed organic fibers to which is added a binder allowing the shaping of these linings according to the type of brake.
En particulier la plupart de ces garnitures comportent essentiellement comme fibre organique des fibres d'amiante. Ce materiau, aux qualites mécaniques de tenue en température bien connues, ne permet cependant pas, du fait de la nécessité de présence du liant pour former la garniture, d'obtenir une efficacité de freinage constante au cours du freinage, un phénomène d'evanescence du coefficient de frottement de la garniture sur le disque ou sur le tambour, phénomène analogue à un phénomène de fading se produisant lors de l'échauffement de la garniture et du disque ou du tambour au cours de freinage dans des conditions sevères. In particular, most of these linings essentially contain asbestos fibers as organic fiber. This material, with well known mechanical qualities of temperature resistance, does not however make it possible, due to the need for the presence of the binder to form the lining, to obtain constant braking efficiency during braking, a phenomenon of evanescence. the coefficient of friction of the lining on the disc or on the drum, phenomenon analogous to a phenomenon of fading occurring during the heating of the lining and the disc or the drum during braking under severe conditions.
De plus, au cours de l'utilisation à long terme de ce type de garnitures, en particulier dans le cas des freins à disques, usure du disque de frein se manifeste par un creusage des faces planes du disque de frein au niveau des zones de contact de ces faces et des garnitures de frein. In addition, during the long-term use of this type of lining, in particular in the case of disc brakes, wear of the brake disc is manifested by hollowing out of the flat faces of the brake disc at the level of the contact of these faces and the brake linings.
Ce phénomène d'usure de disque de frein peut être- attribué au frottement des garnitures sur les faces du disque, frottement provoquant, par une usure plus rapide des garnitures de frein, l'émission de particules de fibres organiques hautement abrasives. En particulier lors de la présence de fibres d'amiante dans les garnitures de frein, l'amiante ayant un coefficient de dureté compris entre 6 et 7 selon l'échelle MOHS, les particules d'amiante détachees des garnitures provoquent à plus long terme l'usure du disque de frein, les disques de frein classiques, habituellement obtenus par coulage de fonte d'acier et par usinage par enlèvement de copeaux présentant un coefficient de dureté inférieur. This brake disc wear phenomenon can be attributed to the friction of the linings on the faces of the disc, friction causing, by faster wear of the brake linings, the emission of particles of highly abrasive organic fibers. In particular when asbestos fibers are present in brake linings, asbestos having a hardness coefficient of between 6 and 7 according to the MOHS scale, the asbestos particles detached from the linings cause in the longer term l 'wear of the brake disc, conventional brake discs, usually obtained by casting cast steel and by machining by removing chips having a lower hardness coefficient.
Différentes solutions ont été proposes à ce jour en vue de la mise en oeuvre de garnitures de friction résistantes à l'usure, les particules organiques,notamment les particules d'amiante, étant de plus réputées cancérogènes. Various solutions have been proposed to date for the implementation of wear-resistant friction linings, organic particles, in particular asbestos particles, being moreover known to be carcinogenic.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients precités. The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks.
- Un objetde la présente invention est la mise en oeuvre d'une gar
niture de friction pour frein à friction à usure très faible.- An object of the present invention is the implementation of a gar
friction friction for very low friction friction brake.
- Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre
diune garniture de -friction pour frein à friction de réalisation
simple et ne necessitant pas d'entretien ultérieur.- Another object of the present invention is the implementation
diune friction lining for friction brake
simple and does not require subsequent maintenance.
- Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre
d'une garniture de friction permettant une bonne isolation thermi
que de l'étrier de frein et des circuits hydrauliques de commande.- Another object of the present invention is the implementation
a friction lining allowing good thermal insulation
than the brake caliper and hydraulic control circuits.
- Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre
d'une garniture de friction de coefficient de frottement sensible
ment constant en fonction des températures habituelles d'utilisa
tion des freins.- Another object of the present invention is the implementation
a friction lining with a sensitive coefficient of friction
constant according to the usual temperatures of use
brakes.
La garniture de friction pour frein à friction selon l'invention est constituée par une pièce support comportant au moins une zone de frottement en matériau dur. The friction lining for a friction brake according to the invention consists of a support piece comprising at least one friction zone of hard material.
De telles garnitures de friction peuvent étre utilises dans les freins à disques précites sur des véhicules tels que véhicules automobiles courants ou de compétition. Such friction linings can be used in the aforementioned disc brakes on vehicles such as current or competition motor vehicles.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des dessins ci-apres où les mêmes références représentent les mêmes élé- ments et dans lesquels
les figures la, lb représentent un mode de réalisation non limitatif de l'objet de l'invention,
les figures 2a, 2b representent en coupe un détail de réalisation de l'invention,
la figure 3 représente une variante de réalisation de l'objet de l'invention dans le cas d'une garniture de friction du type sabot pour frein à tambour,
la figure 4 représente une variante de réalisation de l'objet de l'invention plus particulierement adapté à des surfaces de friction non planes,
la figure 5 represente une garniture de frein monobloc selon l'invention.The invention will be better understood with the aid of the description and the drawings below where the same references represent the same elements and in which
FIGS. 1a, 1b represent a nonlimiting embodiment of the subject of the invention,
FIGS. 2a, 2b represent in section a detail of embodiment of the invention,
FIG. 3 represents an alternative embodiment of the object of the invention in the case of a friction lining of the shoe type for a drum brake,
FIG. 4 represents an alternative embodiment of the object of the invention more particularly suited to non-planar friction surfaces,
Figure 5 shows a one-piece brake lining according to the invention.
Selon la figure la,la garniture de friction pour frein à friction comprend une pièce support 1 comportant au moins une zone de frottement 2 en matériau dur. Par matériau dur on entend tout materiau pressentant au test de durete selon le procedé Vickers un coefficient de dureté su-périeur à environ 1200. According to FIG. 1 a, the friction lining for a friction brake comprises a support part 1 comprising at least one friction zone 2 made of hard material. By hard material is meant any material sensing the hardness test according to the Vickers process a hardness coefficient greater than about 1200.
Ainsi que représenté de manière non limitative,figure la,lb dans le cas d'une garniture de friction pour frein à disque, la pièce support 1 comprend au moins une surface plane 10. La surface plane 10 comporte unepluralité de zones de frottement 2 en matériau dur. As shown in a nonlimiting manner, FIG. 1a, 1b in the case of a friction lining for a disc brake, the support part 1 comprises at least one planar surface 10. The planar surface 10 comprises a plurality of friction zones 2 in hard material.
Les zones de frottement 2 sont disposées sensiblement dans un même plan, les zones de frottement 2 étant au cours du freinage appliquées contre la face correspondante du disque. The friction zones 2 are arranged substantially in the same plane, the friction zones 2 being during braking applied against the corresponding face of the disc.
Selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention, la plaquette support 1 est constituée par une plaquette métallique par exemple et le matériau dur est constitué par du corindon synthetique monocristal- lin. De préférence les zones de frottement 2 sont constituées par des pastilles fixées sur la surface plane 10 de la plaquette support. Les pastilles de corindon sont, par exemple, obtenues par sciage d'un barreau de corindon monocristallin obtenu, par exemple, par le procéde Verneuil. De préférence le barreau obtenu a son axe optique perpendiculaire à l'axe de croissance de barreau et les pastilles obtenues par sciage, de forme sensiblement cylindrique, comportent deux faces planes pa allèles à l'axe optique. Le coefficient de dureté de chacune de ces faces est alors de tordre de 2200 selon le procédé Vickers, l'une de ces faces étant destinée à constituer une zone de frottement 2 de la garniture. According to a nonlimiting embodiment of the invention, the support plate 1 is constituted by a metal plate for example and the hard material consists of synthetic monocrystalline corundum. Preferably, the friction zones 2 are constituted by pads fixed to the flat surface 10 of the support plate. The corundum pellets are, for example, obtained by sawing from a monocrystalline corundum bar obtained, for example, by the Verneuil process. Preferably the bar obtained has its optical axis perpendicular to the bar growth axis and the pellets obtained by sawing, of substantially cylindrical shape, have two plane faces pa alleles to the optical axis. The hardness coefficient of each of these faces is then to twist 2200 according to the Vickers method, one of these faces being intended to constitute a friction zone 2 of the lining.
Le corindon peut consister en un monocristal d'alumine pure saphir blancs ou un monocristal d'alumine A1203 + oxyde de chrome, rubis rouge, ou monocristal d'alumine + fer et titane, saphir bleu, par exemple. The corundum can consist of a single crystal of pure white sapphire alumina or a single crystal of alumina A1203 + chromium oxide, red ruby, or single crystal of alumina + iron and titanium, blue sapphire, for example.
Le corindon monocristallin permet, compte tenu de l'état de surface de la zone de frottement2, d'obtenir un coefficient de frottement a sec sur une surface d'acier poli pouvant varier entre 0,08 et 0,4 selon les états de surface respectifs. The monocrystalline corundum allows, taking into account the surface condition of the friction zone2, to obtain a dry friction coefficient on a polished steel surface which can vary between 0.08 and 0.4 depending on the surface conditions respective.
Par exemple chaque pastille de section sensiblement circulaire comporte une face plane 20, constituant une zone de frottement, ayant une rugosité moyenne p de 2 à 3 m. Un- tel etat de surface pour des pastilles de ltordre de 20 mm de diamètre permet, compte tenu d'un coefficient de frottement moyen de 0,3 sur l'acier poli, une efficacite de freinage convenable, les surfaces des pastilles obtenues après sciage étant maintenues brutes.De manières inattendue, le corindon est ainsi utilisé comme matériau de friction, l'utilisation anterieur bien connue des propriétés du corindon comme matériau antifriction, notamment dans les paliers d'horlogerie, étant due a la seule qualité de durete exceptionnelle de ce matériau permettant, pour un état de surface d'excellente qualité de rugosite p inférieure à 0,05 pm et une surface de contact avec un pivot dtacier réduite au maximum, un couple de frottement de valeur minime, constant dans le temps, du fait de l'absence d'affinité corindon - metal et d'usure correspondante.Ainsi que représente figure 2a, 2b les pastilles ont de préférence une épaisseur e de l'ordre de 1 à 4 mm et chaque pastille présente une arête libre 21 constituant le bord d'attaque de chaque zone de freinage, formée par une surface gauche de section sensiblement circulaire. Le rayon de courbure r de la section circulaire formant l'arête libre est par exemple voisin de 1/10 de mil limètre et permet d'eviter les détériorations des arêtes et du disque lors de l'utilisation en cas de léger défaut de parallelisme entre garniture et disque. L'arrondi de l'arête vive peut être obtenu par tout procédé classique de façonnage du corindon. For example, each patch of substantially circular section has a flat face 20, constituting a friction zone, having an average roughness p of 2 to 3 m. Such a surface condition for pellets of the order of 20 mm in diameter allows, taking into account an average coefficient of friction of 0.3 on the polished steel, a suitable braking efficiency, the surfaces of the pellets obtained after sawing. being kept raw. Unexpectedly, corundum is thus used as a friction material, the prior well-known use of the properties of corundum as anti-friction material, in particular in watch bearings, being due to the only quality of exceptional hardness of this material allowing, for an excellent surface quality of roughness p less than 0.05 pm and a contact surface with a steel pivot reduced to the maximum, a friction torque of minimal value, constant over time, due to the absence of corundum - metal affinity and corresponding wear. As shown in FIG. 2a, 2b the pellets preferably have a thickness e of the order of 1 to 4 mm and each patch has an edge li bre 21 constituting the leading edge of each braking zone, formed by a left surface of substantially circular section. The radius of curvature r of the circular section forming the free edge is, for example, close to 1/10 of a millimeter and makes it possible to avoid deterioration of the edges and of the disc during use in the event of a slight lack of parallelism between gasket and disc. The rounding of the sharp edge can be obtained by any conventional process for shaping corundum.
Les pastilles de corindon 2 sont fixees à la plaquette support par collage, par exemple dans des logements 100 ménagés à cet effet dans la plaquette support, ou par sertissage dans ces logements. The corundum pellets 2 are fixed to the support plate by gluing, for example in housings 100 provided for this purpose in the support plate, or by crimping in these housings.
Selon la variante de réalisation représentée figure 3, dans le cas d'un frein à tambour, a pièce support 1 constituée par une section sensiblement hémicylindrique constituant le sabot comprend une pluralite de zones de frottement en materiau dur 2. De préférence les zones de frottement 2 sont sensiblement réparties selon des génératrices de la pièce support 1. Les zones de frottement 2 sont par exemple constituées par des pastilles de corindon de forme rectangulaire, les pastilles etant disjointes et réparties par exemple de manière que la grande dimension des pastilles rectangulaires soit parallèle aux génératrices de la pièce support hémicylindrique.Le fait que les zones de frottement soient disjointes permet au cours du fonctionnement une meilleure ventilation des zones de frottement, tant dans le cas des garnitures pour frein à tambour que pour les garnitures de frein à disque. According to the embodiment shown in FIG. 3, in the case of a drum brake, a support piece 1 constituted by a substantially semi-cylindrical section constituting the shoe comprises a plurality of friction zones made of hard material 2. Preferably the friction zones 2 are substantially distributed along generatrices of the support part 1. The friction zones 2 are for example constituted by corundum pellets of rectangular shape, the pellets being disjoint and distributed for example so that the large dimension of the rectangular pellets is parallel to the generators of the semi-cylindrical support part. The fact that the friction zones are disjoint allows during operation a better ventilation of the friction zones, both in the case of the drum brake linings and for the disc brake linings.
Des pastilles de corindon de forme rectangulaire peuvent également être utilisées comme représenté figure lb. La plaquette support 1 peut avantageusement, sans sortir du cadre de l'invention, être constituée par une plaquette de frein de type classique constituée par des fibres organiques dans laquelle sont pratiqués les logements destinées a recevoir les pastilles de corindon. L'affleurement de chaque zone de frottement 20 par rapport à la surface de la plaquette support peut être alors choisi voisin de 0,1 a 0,5 mm la surface de la plaquette pouvant ainsi jouer le rôle d'agent de nettoyage du disque, vis-à-vis des particules de de silice ou autre de dimension supérieure à cet affleurement, projetées par la rotation des roues du véhicule. Corundum pellets of rectangular shape can also be used as shown in Figure lb. The support plate 1 can advantageously, without departing from the scope of the invention, be constituted by a brake pad of conventional type constituted by organic fibers in which the housings intended to receive the corundum pellets are formed. The leveling of each friction zone 20 with respect to the surface of the support plate can then be chosen to be close to 0.1 to 0.5 mm, the surface of the plate thus being able to act as a cleaning agent for the disc, vis-à-vis particles of silica or other larger than this outcrop, projected by the rotation of the vehicle wheels.
Selon une variante de réalisation de l'invention représentée figure 4, le matériau dur est constitué par une céramique polycristallîne. Le matériau constituant la ceramique peut être avantageusement constituée par de l'alumine A1203 pure ou par tout compos d'alumine comportant au
moins 90 , 0 d'alumine permattant d'obtenir, après frittage, une cerami-
que de dureté supérieure à 1200 selon 'I'échelle Vicke-rs. A titre
d'exemple une ceramique comportant 99,7 ,40 d'alumine permet d'obtenir
un coefficient de dureté de 1800 selon l'échelle Vickers pour un coef
ficient de conductibilité thermique de 0,07 cal x cm / cm2 x s x C.According to an alternative embodiment of the invention shown in Figure 4, the hard material consists of a polycrystalline ceramic. The material constituting the ceramic can advantageously be constituted by pure alumina A1203 or by any alumina compound comprising at least
minus 90.0 alumina permitting to obtain, after sintering, a ceramic
hardness greater than 1200 according to the Vicke-rs scale. As
for example a ceramic comprising 99.7, 40 of alumina makes it possible to obtain
a hardness coefficient of 1800 according to the Vickers scale for a coef
has a thermal conductivity of 0.07 cal x cm / cm2 xsx C.
L'état de surface de la face 20 de la pastille obtenue par frittage
de la poudre d'alumine peut être obtenue-avec une rugosité moyenne p
comprise entre 3 et 6 p parfaitement convenable pour l'application
considérée, les coefficients de frottement correspondant sensiblement
à ceux du corindon monocristallin pour des états de surface comparables.The surface condition of the face 20 of the pellet obtained by sintering
alumina powder can be obtained - with an average roughness p
between 3 and 6 p perfectly suitable for the application
considered, the coefficients of friction corresponding substantially
to those of monocrystalline corundum for comparable surface states.
L'utilisation de matériaux ceramique tels que décrits n'est pas li mitee à la ceramique de composés d'alumine, tout matériau céramique présentant un coefficient de dureté supérieur ou égal à 1200 selon l'échelle Vickers et un coefficient de conductivité thermique comparable à celui du corindon monocristallin ne sort pas du cadre de la présente invention. The use of ceramic materials as described is not limited to the ceramic of alumina compounds, any ceramic material having a hardness coefficient greater than or equal to 1200 according to the Vickers scale and a coefficient of thermal conductivity comparable to that of monocrystalline corundum does not depart from the scope of the present invention.
Les matériaux céramiques ainsi définis sont particulièrement bien adaptes pour la fabrication de pastilles utilisées pour des surfaces de
friction non planes telles que celles des freins à tambour.The ceramic materials thus defined are particularly well suited for the manufacture of pellets used for surfaces of
non-flat friction such as that of drum brakes.
Afin de simplifier la réalisation de l'objet de l'invention lors de
l'utilisation des materiaux céramique, l'ensemble constitué par la pla
quette support et les zones de frottement 2 est constituée par une pie-
ce monobloc 30 constiutee par une céramique polycristalline. Dans ce
cas, la garniture de frein selon figure 5 peut être directement ob ;tenue par les procedés classiques de la technique des céramiques, les
zones de frottement 2 pouvant être de forme quelconque, mais restant disjointes de manière à ménager entre celles-ci des canaux 22 permettant la ventilation de la garniture de frein et de la zone de friction du disque ou du tambour au cours du freinage.In order to simplify the realization of the object of the invention during
the use of ceramic materials, the assembly consisting of the pla
this support and the friction zones 2 is constituted by a pie-
this monobloc 30 constituted by a polycrystalline ceramic. In this
case, the brake lining according to figure 5 can be directly ob; held by the conventional processes of the technique of ceramics,
friction zones 2 which may be of any shape, but remaining separate so as to provide therebetween channels 22 allowing ventilation of the brake lining and of the friction zone of the disc or of the drum during braking.
Un essai de garnitures de frein conformes à l'invention effectué pour des freins a disques d'automobiles a permis de constater apres un essai sur 30 000 km l'absence d'usure appréciable tant des garnitures de frein que du disque lui-meme, les garnitures'de frein selon l'invention pouvant être avantageusement utilisés avec tout type de disque de frein et y compris avec des disques de frein ventilés comportant soit des ouvertures, soit des ailettes ou susceptibles de dissiper la majeure partie de la chaleur provoque par la dégradation de l'énergie cinétique du véhicule au cours du freinage. A test of brake linings in accordance with the invention carried out for automobile disc brakes made it possible to note, after a test over 30,000 km, the appreciable absence of wear both of the brake linings and of the disc itself, the brake linings according to the invention which can advantageously be used with any type of brake disc and including with ventilated brake discs comprising either openings or fins or capable of dissipating the major part of the heat caused by the degradation of the kinetic energy of the vehicle during braking.
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8011645A FR2483031A1 (en) | 1980-05-22 | 1980-05-22 | Brake pads for disc brakes - are made of monocrystalline corundum with surface roughness of 2 to 3 micro-metres |
| DE8181810122T DE3165926D1 (en) | 1980-04-17 | 1981-03-26 | Friction packing material for friction brakes |
| EP19810810122 EP0038774B1 (en) | 1980-04-17 | 1981-03-26 | Friction packing material for friction brakes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8011645A FR2483031A1 (en) | 1980-05-22 | 1980-05-22 | Brake pads for disc brakes - are made of monocrystalline corundum with surface roughness of 2 to 3 micro-metres |
Publications (2)
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| FR2483031A1 true FR2483031A1 (en) | 1981-11-27 |
| FR2483031B1 FR2483031B1 (en) | 1984-01-06 |
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ID=9242332
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8011645A Granted FR2483031A1 (en) | 1980-04-17 | 1980-05-22 | Brake pads for disc brakes - are made of monocrystalline corundum with surface roughness of 2 to 3 micro-metres |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2483031A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3144556A1 (en) * | 2015-09-12 | 2017-03-22 | MAN Truck & Bus AG | Brake lining device for a disc brake |
| CN110259859A (en) * | 2019-06-03 | 2019-09-20 | 山西中聚晶科半导体有限公司 | A kind of brake block and preparation method thereof using sapphire preparation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1241177A (en) * | 1959-06-15 | 1960-09-16 | Eaton Mfg Co | Friction device |
| FR2021544A1 (en) * | 1968-10-25 | 1970-07-24 | Eaton Yale & Towne | |
| GB1204574A (en) * | 1967-06-26 | 1970-09-09 | Kokuei Kikai Seisakusho Kk | Wear resistant members |
| DE1780271A1 (en) * | 1968-08-23 | 1971-12-30 | Jurid Werke Gmbh | Brake pad for vehicle disc brakes |
| FR2405397A1 (en) * | 1977-10-05 | 1979-05-04 | Ferodo Sa | BRAKE RUBBER SUCH AS SKATE OR SHOE |
-
1980
- 1980-05-22 FR FR8011645A patent/FR2483031A1/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2483031B1 (en) | 1984-01-06 |
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