FR2620499A1

FR2620499A1 - Friction pad assembly, more particularly for a carbon-carbon disc brake

Info

Publication number: FR2620499A1
Application number: FR8712722A
Authority: FR
Inventors: Charles Pierre Manin; Gisele Lofficial; Philippe Marie Parmentier; Didier Jean Neuilly
Original assignee: Carbone Industrie SA
Current assignee: Carbone Industrie SA
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1987-09-10
Publication date: 1989-03-17
Anticipated expiration: 2007-09-10
Also published as: FR2620499B1

Abstract

Friction pad. The friction pad assembly in accordance with the invention is characterised in that the lining 2 is made from carbon-carbon, has an annular shape and is attached onto the web made from any suitable material by traversing pins 6, fitted in with an interference fit, made from carbon-carbon, angularly distributed and located so that the diametral sum of their cross-sections occupies the entire radial extent of the lining, except for two annular areas adjoining the inner and outer edges of the lining. Application to brakes.

Description

ASSEMBLAGE D'ELEENT DE FRICTION
Les éléments de friction sont utilisés dans la fabrication des freins et des embrayages, notamment. Ces éléments sont, souvent, constitués par des disques, mais peuvent être, également, constitués par des pièces partiellement cylindriques, telLes Les garnitures de frein à tambours.ELEMENT OF FRICTION ASSEMBLY
The friction elements are used in the manufacture of brakes and clutches, in particular. These elements are often made up of discs, but can also be made up of partially cylindrical parts, such as drum brake linings.

L'invention est reLative à un élément de friction, tel qu'un disque de frein à disque, comportant au moins une face de friction réalisée en matériau carbone-carbone. The invention relates to a friction element, such as a disc brake disc, comprising at least one friction face made of carbon-carbon material.

Deux techniques distinctes connues permettent d'utiliser des garnitures de friction en carbone-carbone. Two distinct known techniques allow the use of carbon-carbon friction linings.

Selon une première technique, on réalise L'élément de friction monobloc, en une pièce massive. Cette solution est coûteuse car, lorsque l'épaisseur utile de la face de friction est usée il devient nécessaire de remplacer la totalité de L'élément, c'est-à-dire de jeter une pièce usagée dont l'épaisseur est encore de l'ordre de 0,75 fois celle d'une pièce neuve et qui est réalisée en un matériau coûteux. According to a first technique, the monoblock friction element is produced in a solid piece. This solution is expensive because, when the useful thickness of the friction face is worn out, it becomes necessary to replace the whole of the element, that is to say to throw away a used part whose thickness is still l '' order of 0.75 times that of a new part and which is made of an expensive material.

Selon une deuxième technique, on réalise L'élément de friction en plusieurs pièces distinctes, ultérieurement assemblées. According to a second technique, the friction element is produced in several separate parts, subsequently assembled.

Dans ce cas, l'âme de L'élément est, par exemple, métallique et les garnitures de friction sont réalisées, de préférence, en carbone-carbone. L'inconvénient de cette technique réside dans Le fait que, si l'adaptation des garnitures de friction en carbone-carbone permet un gain de poids, ce gain est réduit ou annulé par la nécessité de recourir à une âme, le plus souvent métallique et lourde, nécessaire pour le support et la fixation des garnitures de friction. y
L'invention entend remédier aux inconvénients précités et a donc pour objet un assemblage d'élément de friction, tel que défini ci-avant, et qui comprend plusieurs pièces, notamment une âme centrale et au moins une garniture, assemblées par des moyens de fixation et réalisées en des matériaux ayant des coefficients de dilatation faibles et du même ordre de grandeur.In this case, the core of the element is, for example, metallic and the friction linings are preferably made of carbon-carbon. The disadvantage of this technique lies in the fact that, if the adaptation of the carbon-carbon friction linings allows a gain in weight, this gain is reduced or canceled by the need to use a core, most often metallic and heavy, necessary for the support and fixing of the friction linings. y
The invention intends to remedy the aforementioned drawbacks and therefore has for its object an assembly of friction element, as defined above, and which comprises several parts, in particular a central core and at least one lining, assembled by fixing means. and made of materials with low expansion coefficients and of the same order of magnitude.

Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence adoptées : - l'ame centrale est réalisée en matériau carbone-carbone ou en
d'autres matériaux, tels qu'en céramique industrielle, - les moyens de fixation sont constitués par des goupilles, de
préférence cylindriques, montées avec serrage dans des trous de
montage ménagés en correspondance dans les pièces devant être
assemblées, - les goupilles sont réalisées en matériau carbone-carbone, - la ou les garnitures de friction étant des pièces neuves devant
remplacer des garnitures usagées et être montées sur la même âme
que. celle sur laquelle étaient initialement montées lesdites
garnitures usagées, les moyens de fixation des garnitures neuves
sont constitués par des goupilles cylindriques montées avec
serrage dans des trous de montage, cependant que les parties des
goupilles de montage des garnitures usagées, qui étaient
contenues dans l'âme de l'élément, y sont maintenues après dépose
des garnitures usagées, les trous ménagés dans l'âme centrale
pour les goupilles de fixation des garnitures neuves étant
distincts des trous correspondant aux goupilles de fixation des
garnitures usagées.The following advantageous arrangements are also preferably adopted: - the central core is made of carbon-carbon material or of
other materials, such as industrial ceramics, - the fixing means consist of pins, of
preferably cylindrical, mounted with clamping in holes
fitting arranged in the rooms to be
assembled, - the pins are made of carbon-carbon material, - the friction lining (s) being new parts in front
replace worn fittings and be mounted on the same core
than. the one on which the said were originally mounted
used fittings, the means of fixing new fittings
consist of cylindrical pins mounted with
clamping in mounting holes, while parts of the
used trim mounting pins, which were
contained in the core of the element, are kept there after removal
used fittings, the holes in the central core
for the pins for fixing the new fittings being
separate from the holes corresponding to the fixing pins of the
used fittings.

L'avantage principal de l'invention est la possibilité nouvelle de réaliser des éléments de friction légers et de performances élevées, à des prix réduits par rapport aux éléments de friction antérieurs monoblocs en carbone-carbone, avec possibilité de regarnissage, également à prix réduit, apres usure des garnitures en service. The main advantage of the invention is the new possibility of producing lightweight, high-performance friction elements at reduced prices compared to the previous monobloc carbon-carbon friction elements, with the possibility of relining, also at a reduced price. , after wear of the linings in service.

L'invention sera mieux comprise et des caractéristiques secondaires, ainsi que leurs avantages, apparaitront au cours de la description de différentes réalisations données ci-dessous à titre d'exemples. The invention will be better understood and secondary characteristics, as well as their advantages, will appear during the description of various embodiments given below by way of examples.

Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. It is understood that the description and the drawings are given for information only and are not limiting.

IL sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - La fig. 1 est une vue en plan d'un assemblage d'élément de
friction illustré sous la forme d'un frein à disque, - la fig. 2 est une coupe transversale selon La ligne II-II de la
fig. 1, - la fig. 3 est une vue en plan d'une variante de mise en oeuvre de
l'invention, - la fig. 4 est une coupe prise suivant la ligne IV-IV de la
fig. 3, - la fig. 5 est une vue en plan du disque de la fig. 1 dans une
deuxième configuration d'utilisation, - et les fig. 6 et 7 sont des coupes prises, respectivement, selon
les lignes VI-VI et VII-VII de la fig. 5.Reference will be made to the appended drawings in which - FIG. 1 is a plan view of an element assembly of
friction illustrated in the form of a disc brake, - fig. 2 is a cross section along line II-II of the
fig. 1, - fig. 3 is a plan view of an alternative embodiment of
the invention, - fig. 4 is a section taken along line IV-IV of the
fig. 3, - fig. 5 is a plan view of the disc of FIG. 1 in one
second configuration of use, - and figs. 6 and 7 are sections taken, respectively, according to
lines VI-VI and VII-VII of fig. 5.

Le disque de frein représenté sur les fig. 1 et 2 compren-d : - une âme centrale 1 réalisée, de préférence, en carbone-carbone,
plate, délimitée par deux cercles concentriques la, lb, - au moins une garniture 2, distincte de l'âme centrale 1 et montée
sur celle-ci, - plusieurs trous 4 ménagés dans l'âme centrale,1 et des trous 5
prévus en correspondance dans la ou les garnitures 2, - et des goupilles cylindriques 6 introduites avec serrage, chacune
dans un trou 4 et dans un trou 5 disposé en regard.The brake disc shown in Figs. 1 and 2 include: - a central core 1 made, preferably, of carbon-carbon,
flat, delimited by two concentric circles la, lb, - at least one lining 2, separate from the central core 1 and mounted
on it, - several holes 4 made in the central core, 1 and holes 5
provided in correspondence in the lining (s) 2, - and cylindrical pins 6 introduced with tightening, each
in a hole 4 and in a hole 5 arranged opposite.

La ou les garnitures 2-définissent la ou les faces de friction 2a et sont réalisées en carbone-carbone comme les goupilles 6. The lining (s) 2-define the friction face (s) 2a and are made of carbon-carbon like the pins 6.

Les trous 4 et 5 sont ménagés à des distances radiales
R1, R2, Rn, ... différentes d'un trou au suivant, afin de repartir Les interruptions de matière correspondante sur la majeure partie de l'étendue radiale d'une garniture 2.Holes 4 and 5 are made at radial distances
R1, R2, Rn, ... different from one hole to the next, in order to restart Interruptions of corresponding material over most of the radial extent of a gasket 2.

En outre, les trous sont ménagés pour respecter une répartition angulaire des goupilles. Ainsi, la ou Les garnitures 2 peuvent être assemblées par une série de goupilles ou par plusieurs, la fig. 1 illustrant un exemple faisant intervenir deux séries S1 et S2 dont les trous de chacune respectent la première condition ci-dessus. In addition, the holes are provided to respect an angular distribution of the pins. Thus, the or The linings 2 can be assembled by a series of pins or by several, FIG. 1 illustrating an example involving two series S1 and S2, the holes of each of which meet the first condition above.

Une autre condition d'implantation des trous 4 et 5 réside dans le fait qu'ils doivent aussi couvrir toute l'étendue radiale des garnitures, hormis deux plages extrêmes P1 et P2, afin de conférer une homogénéité de friction lors de la coopération avec la contrepartie complémentaire qui peut être un disque, une plaquette, etc. Another condition for installing the holes 4 and 5 lies in the fact that they must also cover the entire radial extent of the linings, apart from two extreme ranges P1 and P2, in order to confer homogeneity of friction during cooperation with the additional consideration which can be a disc, a wafer, etc.

Les plages P1 et P2 présentent une largeur radiale au moins égale au rayon des goupilles 6. The areas P1 and P2 have a radial width at least equal to the radius of the pins 6.

Il doit être considéré qu'il pourrait etre retenu, au sens de l'invention, de mettre en oeuvre des goupilles de section droite transversale, par exemple définie par un diamètre égal à la moitié de L'étendue radiale de la ou des garnitures 2. Dans untel cas, L'assemblage pourrait alors être obtenu par quatre goupilles équidistantes angulairement. It should be considered that it could be retained, within the meaning of the invention, to use pins of cross section, for example defined by a diameter equal to half the radial extent of the packing or linings 2 In such a case, the assembly could then be obtained by four pins equidistant angularly.

Le montage serré des goupilles 6 cylindriques est effectué pour obtenir par matage une liaison intime entre chaque goupille et la ou les garnitures 2. L'emmanchement serré des goupilles 6 peut, par exemple, être effectué avec une tolérance
H7-p6, mais un serrage plus important peut aussi être envisagé.The tight fitting of the cylindrical pins 6 is carried out to obtain by matting an intimate connection between each pin and the fitting (s) 2. The tight fitting of the pins 6 can, for example, be carried out with a tolerance
H7-p6, but more tightening can also be considered.

Si l'adaptation des goupilles cylindriques 6, montées avec serrage, est préférée, il reste possible d'utiliser des goupilles fendues ou, encore, des goupilles en deux parties formant coins. If the adaptation of cylindrical pins 6, mounted with tightening, is preferred, it remains possible to use split pins or, again, pins in two parts forming corners.

Dans L'exemple pratique illustré par les fig. 1 et 2, l'âme 1 comporte, à partir de son bord interne, deux épaulements 7 assurant le centrage et l'appui de la ou des garnitures 2. A partir du même bord, L'âme 1 présente des encoches 8 équidistantes angulairement. Les encoches servent au montage sur des saillies complémentaires, présentées par une pièce fixe ou mobile sur taquet Le Le disque doit être calé angulairement. In the practical example illustrated by FIGS. 1 and 2, the core 1 comprises, from its internal edge, two shoulders 7 ensuring the centering and the support of the lining (s) 2. From the same edge, the core 1 has notches 8 equidistant angularly . The notches are used for mounting on complementary projections, presented by a fixed or mobile part on the cleat. The disc must be wedged angularly.

L'âme 1 est, de préférence, réalisée en carbone-carbone, mais L'invention pourrait être mise en oeuvre, également, avec une âme réalisée, par exemple, en céramique industrielle ou en d'autres matériaux possédant un faible coefficient de dilatation et une résistance mécanique compatibles avec Les contraintes subies. The core 1 is preferably made of carbon-carbon, but the invention could also be implemented with a core made, for example, of industrial ceramic or other materials having a low coefficient of expansion. and a mechanical resistance compatible with the stresses undergone.

Les fig. 3 et 4 montrent une variante de mise en oeuvre de l'invention. Selon cette variante, la ou les garnitures 2 sont maintenues par plusieurs séries î .-. 5n de goupilles qui sont implantées, de manière à respecter, en plus des conditions ci-dessus, un écartement angulaire et/ou radial D de l'ordre de leur diamètre O entre deux successives. Cette disposition peut être mise en oeuvre lorsque La ou les garnitures 2 sont constituées par des secteurs annulaires 2a ... 2n, de préférence séparés par un intervalle. Figs. 3 and 4 show an alternative embodiment of the invention. According to this variant, the lining or linings 2 are maintained by several series I .-. 5n of pins which are installed, so as to comply, in addition to the above conditions, with an angular and / or radial spacing D of the order of their diameter O between two successive ones. This arrangement can be implemented when La or the linings 2 are constituted by annular sectors 2a ... 2n, preferably separated by an interval.

Les fig. 5 à 7 représentent un disque dont l'âme 1 a fait
L'objet d'un regarnissage après usure des garnitures qu'elle supportait.Figs. 5 to 7 represent a disc whose core 1 has made
The object of a relining after wear of the linings which it supported.

Dans un tel cas, les segments de goupilles 6, ayant servi au maintien des garnitures usées 2, sont laissés en place dans les trous 4 de L'âme (fig. 6). De nouveaux trous 14, distincts des trous 4, sont ménagés dans l'âme centrale 1 en correspondance de trous 15 ménagés dans des nouvelles garnitures 12 (fig. 7). Des goupilles 16 sont introduites, également avec serrage, dans les trous 14 et 15. Bien entendu, la répartition radiale et circonférentielle des nouveaux trous 15 et 14 tient compte des conditions précédentes. In such a case, the pin segments 6, which have served to hold the worn linings 2, are left in place in the holes 4 of the core (FIG. 6). New holes 14, distinct from the holes 4, are formed in the central core 1 in correspondence with holes 15 formed in new linings 12 (fig. 7). Pins 16 are introduced, also with tightening, into the holes 14 and 15. Of course, the radial and circumferential distribution of the new holes 15 and 14 takes account of the preceding conditions.

Avec ces nouvelles dispositions, des éléments de friction, ici des disques de frein, peuvent être réalisés tout en carbone-carbone ou en céramique carbone, avec la possibilité de remplacer Les garnitures de friction après usure. L'âme centrale 1 est conservée, ce qui rend économique l'utilisation de tels éléments de friction. With these new provisions, friction elements, here brake discs, can be made entirely of carbon-carbon or carbon ceramic, with the possibility of replacing the friction linings after wear. The central core 1 is retained, which makes the use of such friction elements economical.

Les matériaux choisis ont des coefficients de dilatation très faibles, ce qui supprime les risques de désolidarisation des diverses pièces provoqués par l'échauftement. The materials chosen have very low expansion coefficients, which eliminates the risks of separation of the various parts caused by the heating.

Ces matériaux légers ont, en outre, des performances élevées en tant que matériaux de friction. These lightweight materials also have high performance as friction materials.

Il convient d'ajouter que les garnitures 2 ou 12 peuvent, parfois, provenir de réusinages successifs d'éléments de friction anciens, réalisés de façon monobloc en carbone-carbone. It should be added that the linings 2 or 12 can, sometimes, come from successive remanufacturing of old friction elements, produced in a single piece of carbon-carbon.

Claims

CLAIMS:

1 - Friction element assembly, of the type comprising a core (1) and at least one attached lining (2),

characterized in that the lining (2) is made of carbon-carbon, has an annular shape and is attached to the core of any suitable material, by through pins (6), tightly fitted, made of carbon-carbon, distributed angularly and arranged in such a way that the diametrical sum of their transverse cross sections occupies the entire radial extent of the lining, except for two annular areas adjoining the interior and exterior edges of the lining.

2 - Assembly according to claim 1, characterized in that the pins (6) are organized in series (S).

3 - Assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the pins (6) are angularly spaced, for two successive, by a distance (D) at least equal to their diameter.

4 - Assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pins are spaced radially, for two successive, by a distance (D) at least equal to their diameter.

5 - Assembly according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pins leave two areas (P1, P2) of radial width at least equal to the radius of these pins.

6 - Assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the central core (1) is made of carbon-carbon material.

7 - Assembly according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pins (6) are cylindrical and are mounted with clamping in mounting holes (4 and 5) formed in correspondence in the lining and in the soul.

8 - An assembly according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the friction lining or linings (1Z), being new parts which must replace used linings (2) and be mounted on the same core (1) that the one on which said used linings were initially mounted (2), the fixing means (6) of the new linings (12) consist of pins mounted with tightening in holes in the core other than those having been used for previous assembly and in which holes the pin segments of the used linings (2) are retained after removal of these used linings.