FR3139609A1 - Dispositif de freinage optimisé sur une large de gamme de fonctionnement - Google Patents
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Abstract
Dispositif de freinage comportant au moins un étrier, au moins une plaquette de frein intérieure (P1) et une plaquette de de frein extérieure (P2), chaque plaquette de frein intérieure et extérieure comportant une plaque support (16), premier matériau de friction (F1) et le deuxième matériau de friction (F2). Le dispositif est configuré pour que, lors d’une action de freinage inférieure à une intensité donnée, seul le premier matériau de friction(F1) entre en contact avec le disque (9) et que, lors d’une action de freinage supérieure à l’intensité donnée, le premier matériau de friction (F1) et le deuxième matériau (F2) de friction soient en contact avec le disque. [Fig.1]
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage optimisé sur une large gamme de fonctionnement.
Un véhicule automobile est équipé au niveau d’une chacune de ses roues d’un frein. Il peut s’agir d’un frein à disque ou d’un frein à tambour.
Dans le cas d’un frein à disque à étrier flottant, celui-ci comporte une chape destinée à être fixée sur le porte-fusée, un étrier monté coulissant sur la chape, un piston monté dans l’étrier et au moins deux plaquettes de frein de part et d’autre d’un disque fixé à la roue.
Lorsque le piston est déplacé en direction du disque, par exemple par un fluide hydraulique sous pression, il applique la plaquette de frein intérieure sur une face du disque de frein et par réaction l’étrier se déplace et applique la plaquette de frein extérieure sur l’autre face du disque de frein.
Dans le cas d’un frein à disque fixe, celui-ci comporte un étrier destiné à être fixé sur un porte-fusée, au moins deux pistons montés coulissant dans l’étrier et associés chacun à au moins une plaquette de frein, les plaquettes de frein étant disposées de part et d’autre du disque de frein.
Une plaquette de frein comporte un support métallique et un matériau de friction destiné à venir en contact avec une face du disque.
En fonction du matériau de friction, le freinage est plus ou moins efficace et plus ou moins bruyant. Or le bruit est un élément rédhibitoire dans certains pays. Ce bruit est d’autant plus gênant qu’il a lieu dans des zones urbaines dans lesquelles les actions de freinage sont généralement modérées.
L’un de ces matériaux est désigné matériau à faible teneur en fibres métalliques (inférieure à 20% en poids) (NAO) (Non Asbestos Organic en terminologie anglosaxonne), qui comporte un mélange de fibres de verre synthétique, de fibres aramides et de fibres végétales. Il présente un coefficient de friction µ relativement faible compris généralement entre 0,32 et 0,36. Ce matériau de friction est adapté pour les freinages à faible vitesse, qui représente une grande partie des freinages. Il présente l’avantage de ne pas générer de grincement lors du freinage et de générer moins de particules.
Cependant il présente des performances moindres pour des freinages plus puissants.
Un autre matériau de friction désigné LowMet pour Low metalic en terminologie anglosaxonne, qui se traduit par faible en métal est un matériau comportant entre 10% et 50% en masse de matériau métallique et une teneur élevée en matériaux abrasifs minéraux. Il présente un coefficient de friction µ compris généralement entre 0,43 et 0,5. Ce matériau de friction est particulièrement performant pour des freinages à vitesse élevée. Néanmoins il présente l’inconvénient de générer du bruit.
Il est donc souhaitable d’offrir un dispositif de freinage à disque présentant une bonne efficacité pour les différents types de freinage tout en étant silencieux à faible vitesse.
C’est par conséquent un but de la présente demande d’offrir un dispositif de freinage à disque présentant une bonne efficacité pour les différents types de freinage tout en étant silencieux notamment à faible vitesse.
Le but énoncé ci-dessus est atteint par un dispositif de freinage à disque comportant au moins un étrier, au moins un piston monté coulissant dans l’étrier et deux matériaux de friction, un matériau de friction à faible coefficient de friction et un matériau à coefficient de friction élevé, et des moyens configurés pour appliquer le matériau de friction à faible coefficient de friction contre au moins une face du disque pour des freinages à pression d’application faible, et pour appliquer les deux matériaux de friction contre la au moins une face du disque.
Dans un mode de réalisation, le frein comporte au moins deux plaquettes de frein, chaque plaquette comporte les deux matériaux de friction, et le matériau de friction à faible coefficient de friction est disposé de sorte à entrer en premier en contact avec le disque lors de l’application d’une pression de freinage et l’autre matériau de friction à coefficient de friction élevé entre en contact avec le disque pour des pressions plus élevées.
Un matériau élastique est disposé de sorte à permettre cette mise en contact différé du matériau de friction à coefficient de friction élevé.
Dans un autre mode de réalisation, le système de frein comporte au moins deux plaquettes de frein, une première plaquette de frein comportant un matériau de friction à faible coefficient de friction et une deuxième plaquette de frein comportant un matériau de friction à coefficient de friction élevé, et des moyens configurés de sorte que la première plaquette de frein vient en contact avec le disque à faible pression et la deuxième plaquette de frein vient en contact avec le disque à pression plus élevée.
La présente demande a alors pour objet un dispositif de freinage comportant au moins un étrier, au moins un premier matériau de friction ayant un premier coefficient de friction µ1, au moins un deuxième matériau de friction ayant un deuxième coefficient de friction µ2, au moins un actionneur configuré pour appliquer le premier matériau de friction et le deuxième matériau de friction contre un disque de frein. µ1 est inférieur à µ2 et la différence entre µ1 et µ2 est au moins égale à 0,02.
De manière particulièrement avantageuse, le dispositif de freinage est configuré pour que, lors d’une action de freinage inférieure à une intensité donnée, seul le premier matériau de friction entre en contact avec le disque et, lors d’une action de freinage supérieure à l’intensité donnée, le premier matériau de friction et le deuxième matériau de friction soient en contact avec le disque.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de freinage comporte au moins une plaquette de frein intérieure et une plaquette de frein extérieure, chaque plaquette de frein intérieure et extérieure comportant une plaque support, le premier matériau de friction et le deuxième matériau de friction.
Le premier matériau de friction peut comporter une première face de friction et le deuxième matériau de friction peut comporter une deuxième face de friction, la première face de friction du premier matériau de friction étant dans un plan distinct du plan de la deuxième face de friction du deuxième matériau de friction au moins dans un état hors freinage. Le dispositif de freinage peut comporter des moyens déformables configurés pour que, lors d’une action de freinage inférieure à l’intensité donnée, seule la première face de friction entre en contact avec le disque de frein et, lors d’une action de freinage supérieure à l’intensité donnée, la première face de friction et la deuxième face de friction entrent en contact avec le disque de frein.
Selon un exemple de réalisation, les plaquettes de frein intérieure et extérieure sont identiques ou similaires et les moyens déformables sont interposés entre la plaque support et le premier matériau de friction.
Selon un autre exemple de réalisation, les moyens déformables sont intégrés à la plaque support.
Selon encore un autre exemple de réalisation, les moyens déformables sont formés par les plaques supports, la plaquette de frein intérieure comporte un plaque support intérieure convexe, le premier matériau de friction étant situé sur des parties latérales de la plaque support intérieure, et le deuxième matériau de friction est situé dans une partie centrale de la plaque support intérieure, la plaquette de frein extérieure comporte un plaque support extérieure concave, le premier matériau de friction étant situé dans une partie centrale de la plaque support extérieure et le deuxième matériau de friction est situé sur les parties latérales de la plaque support intérieure. Les plaques supports intérieure et extérieure peuvent être configurées pour se déformer et assurer une mise en contact du premier matériau de friction et du deuxième matériau de friction avec le disque de frein pour un action de freinage supérieure à l’intensité donnée.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de freinage comporte au moins un premier jeu de plaquettes de frein et un deuxième jeu de plaquettes de frein, chaque premier et deuxième jeu comportant une plaquette de frein intérieure et une plaquette de frein extérieure, les plaquettes de frein du premier jeu comportant uniquement le premier matériau de friction et les plaquettes de frein du deuxième jeu comportant uniquement le deuxième matériau de friction, le dispositif comportant également des moyens configurés pour appliquer uniquement le premier jeu de plaquettes de frein contre le disque pour une action de freinage inférieure à l’intensité donnée et pour appliquer le premier jeu de plaquettes de frein et le deuxième jeu de plaquettes de frein contre le disque de frein pour un action de frein supérieure à l’intensité donnée.
Le dispositif de freinage peut alors comporter un étrier fixe et un actionneur associé à chaque plaquette de frein ou le dispositif de freinage peut comporter deux étriers mobiles et une chape unique, chaque étrier étant associé à un jeu de plaquettes de frein.
Selon une caractéristique additionnelle, les actionneurs sont des actionneurs hydrauliques comprenant chacun une chambre hydraulique et un piston, et les moyens comportent un dispositif de précharge agencé pour alimenter en fluide sous pression les actionneurs du deuxième jeu uniquement pour une action de freinage supérieure à l’intensité détérminée.
En variante, le dispositif de freinage peut comporter deux étriers et deux chapes, chaque étrier étant associé à une chape, l’un des étriers comportant le premier jeu et l’autre étrier comportant le deuxième jeu.
En variante encore, le dispositif de freinage comporte une chape, un étrier mobile, deux plaquettes de frein intérieures et une plaquette de frein extérieure, l’une des plaquettes de frein intérieures comportant le premier matériau de friction, la plaquette de frein extérieure comportant le premier matériau de friction, l’autre plaquette intérieure comportant le deuxième matériau de friction, un actionneur associé à la plaquette de frein intérieure comportant le premier matériau et un actionneur associé à la plaquette de frein intérieure comportant le deuxième matériau
La présente invention a également pour objet un jeu de plaquettes de frein adapté pour équiper un dispositif de freinage selon l’invention, comportant une plaque support, un premier matériau de friction et un deuxième matériau de friction.
Le deuxième matériau de friction peut être fixé directement sur la plaque support et le premier matériau de friction est porté par une plaquette support et des moyens élastiques sont interposés entre la plaque support et la plaquette support. Les moyens élastiques peuvent comporter au moins une rondelle élastique incurvée, et/ou au moins une rondelle Belleville, et/ou au moins un disque en matériau élastomère et/ou au moins une forme incurvée intégrée à la plaque support et/ou à la plaquette support.
Selon un autre exemple, une plaquette de frein comporte une plaque support convexe, le premier matériau de friction étant disposés sur les deux bords latéraux de la plaque support et le deuxième matériau étant disposé dans la partie centrale de le plaque support, et l’autre plaque support comporte une plaque support concave , le deuxième matériau de friction étant disposé sur les deux bords latéraux de la plaque support et le premier matériau étant disposé dans la partie centrale de le plaque support. Les plaques supports peuvent être configurées pour se déformer et assurer un contact du premier matériau de friction et du deuxième matériau de friction avec le disque pour un freinage supérieur à l’intensité déterminée.
La description qui va suivre sera mieux comprise à l’aide des dessins en annexes sur lesquels :
est une représentation schématique partielle d’un exemple d’un dispositif de freinage selon un premier mode de réalisation de l’invention,
est une vue de côté d’une plaquette de frein mise en œuvre dans le dispositif de la dans une phase de repos,
est une vue de côté de la plaquette de la dans une phase de freinage à faible pression,
est une vue de côté de la plaquette de la dans une phase de freinage à pression élevée,
est une vue de côté d’un autre exemple de plaquette de frein pouvant être mise en œuvre dans le dispositif de la ,
est une vue de côté d’un autre exemple de plaquette de frein pouvant être mise en œuvre dans le dispositif de la ,
est une vue de côté d’un autre exemple de plaquette de frein pouvant être mise en œuvre dans le dispositif de la ,
est une vue de côté d’un autre exemple de plaquette de frein pouvant être mise en œuvre dans le dispositif de la ,
est une représentation schématique partielle d’un autre exemple d’un dispositif de freinage selon un premier mode de réalisation,
est une représentation schématique d’une vue en en coupe transversale d’un exemple d’un dispositif de freinage selon un deuxième mode de réalisation comportant au moins deux plaquettes de frein, l’une comportant un matériau de friction à plus bas coefficient de friction, et l’autre comportant un matériau de friction à plus haut coefficient de friction,
est une représentation graphique de la variation de pression fournies aux deux plaquettes de frein en fonction de la pression demandée par le conducteur,
est une vue de dessus d’un autre exemple d’un dispositif de freinage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
est une vue en coupe du dispositif de freinage de la le long du plan A-A,
est une vue en perspective d’un exemple d’un dispositif de freinage selon un deuxième mode de réalisation,
est une représentation schématique d’un exemple d’un dispositif de freinage selon un deuxième mode de réalisation,
est une représentation schématique d’une vue de face d’une plaquette de frein selon un exemple de réalisation adaptée au dispositif de freinage de la ,
est une représentation schématique d’une vue de face d’une plaquette de frein intérieure selon un exemple de réalisation adaptée au dispositif de freinage de la ,
est une représentation schématique d’une vue de face d’une plaquette de frein extérieure selon un exemple de réalisation adaptée au dispositif de freinage de la .
Sur la , on peut voir un exemple d’un dispositif de freinage D1 selon un premier mode de réalisation, la chape étant omise. Le dispositif D1 est destiné à être disposé au niveau d’une roue d’un véhicule automobile.
Le dispositif de freinage comporte un étrier 2 coulissant muni de colonnettes 4 destinées à coulisser dans des alésages pratiqués dans une chape (non représentée), qui est destinée à être fixée à un porte-fusée. L’étrier 2 comporte un corps 5 et une voûte 6 fixée au corps par une extrémité et destinée à chevaucher un disque de frein solidaire en rotation de la roue. En général le corps 5 et la voûte 6 sont d’un seul tenant.
L’étrier comporte un actionneur de freinage 8 et deux plaquettes de frein P1 et P2.
La plaquette P1 est disposée entre l’actionneur 8 et le disque 9 d’axe X (représenté en trait interrompu) et est désignée « plaquette intérieure ». La plaquette P2 est disposée entre le nez d’étrier 10 situé à l’extrémité libre de la voûte et le disque, et est désignée « plaquette extérieure ».
Dans l’exemple représenté, l’actionneur de freinage est un actionneur hydraulique comportant un piston 12 monté à coulissement étanche dans un alésage 14 du corps, le piston 12 et l’alésage 14 définissant une chambre hydraulique connectée à une source de pression d’un liquide de frein qui est par exemple un maître-cylindre ou pompe hydraulique.
Le piston comporte un nez 12.1 en contact avec la plaquette intérieure et apte à la déplacer en direction du disque 9.
Les plaquettes P1 et P2 sont similaires, seule la plaquette P2 d’après l’orientation de la sera décrite en détail.
La plaquette P2 comporte une plaque support rigide 16, par exemple en acier, un premier élément de friction E1 et un deuxième élément de friction E2 portés par une face 16.1 de la plaque support 16.
Le premier élément de friction E1 comporte un premier matériau de friction F1 présentant un coefficient de friction µ1 plus faible que le coefficient de friction µ2 du deuxième matériau de friction F2.
Le coefficient de friction µ1 du premier matériau de friction F1 est par exemple compris entre 0,28 et 0,40, et de préférence entre 0,28 et 0,36.
Le coefficient de friction µ2 du deuxième matériau de friction F2 est par exemple compris entre 0,40 et 0,60, de préférence entre 0,42 à 0,45.
La différence entre µ1 et µ2 est au moins égale à 0,02.
De préférence, le premier matériau de friction F1 est un matériau généralement désigné NAO (Non Asbestos Organic en terminologie anglosaxonne), qui comporte un mélange de résine, de carbone, de graphite, de caoutchouc, d’abrasifs moyennement agressifs (par exemple de l’oxyde d’étain), de fibres de verre synthétique, de fibres aramides et de fibres organiques.
De préférence, le deuxième élément de friction comporte un deuxième matériau de friction F2 est un matériau généralement désigné LowMet (Low Metalic en terminologie anglosaxonne). Ce matériau est un matériau comportant entre 10% et 50% en masse de matériau métallique et une teneur élevée en matériaux abrasifs agressifs, par exemple de l’oxyde d’aluminium, du carbure de silicium. Il comporte également une résine et du carbone.
Dans la suite de la description, les expressions « premier matériau de friction », « premier matériau » et « NAO » sont synonymes et les expressions « deuxième matériau de friction », « deuxième matériau » et « LowMet » sont synonymes.
Dans cet exemple et comme cela est représenté sur la , le premier élément E1 est situé au centre de la face de la plaque support et le deuxième élément E2 est situé latéralement de part et d’autre du premier élément E1. La direction latérale est considérée par rapport à la direction de déplacement du disque symbolisée par la flèche FL.
Dans cet exemple, le premier élément E1 comporte avantageusement une plaquette support 17 sur laquelle est fixé le premier matériau de friction F1.
Des éléments ne comportant pas de plaquette support ne sortent pas du cadre de la présente demande.
Le premier matériau de friction F1 comporte une face F1.1 fixée à la plaquette support 17 et une face F1.2 orientée vers le disque, dite face de friction et destinée à venir en contact avec le disque.
Le deuxième matériau de friction F2 comporte une face F2.1 orientée vers la plaque support et une face F2.2 orientée vers le disque, dite face de friction, et destinée à venir en contact avec le disque.
Dans cet exemple, la face F2.1 est fixée directement à la plaque support 16.
Dans le premier mode de réalisation, au repos la face de friction F1.2 du premier matériau et la face de friction F2.2 du deuxième matériau de friction sont situées dans deux plans parallèles distincts A1, A2 respectivement, la face de friction F2.1 étant plus éloignée de la face 16.1 de la plaque support 16 que la face de friction F2.2 du deuxième matériau F2. Les deux plans A1, A2 sont séparés d’une distance d, comprise par exemple entre 0,1 mm et 2 mm, de préférence entre 0,25 mm et 1,5 mm et par exemple égale à 0,5 mm.
Le premier matériau de friction couvre par exemple entre 50% et 75 % de la surface de la surface du patin et le deuxième matériau de friction couvre entre 25% et 50% de la surface du patin.
En outre, la plaquette de frein P1 comporte des moyens 18 de sorte que la faces F1.2 et F2.2 se trouvent dans le même plan au-delà d’un certain niveau de freinage.
Les moyens 18 sont des moyens élastiques configurés pour permettre au matériau F1 de se rapprocher de la plaque support 16 et à la face F1.2 de se retrouver dans la plan A2 de la face F2.2 au-delà d’un certain niveau de freinage.
Selon un exemple, les moyens élastiques 18 comportent une rondelle élastique bombée 20 interposée entre la plaque support et la face arrière du premier élément E1, telle que représentée sur la .
Selon un autre exemple, les moyens élastiques 18 comportent une rondelle Belleville 22 interposée entre la plaque support et la face arrière du premier élément E1, telle que représentée sur la .
Selon un autre exemple représenté sur la , les moyens élastiques comportent un élément en matériau élastique 24 interposé entre la plaque support et la face arrière du premier élément E1, par exemple en élastomère.
Sur la , on peut voir un exemple dans lequel les moyens élastiques sont intégrés à la plaque support. La partie centrale26 de la plaque support 16’ à l’aplomb du premier élément présente une forme bombée présentant une certaine élasticité et en contact avec la face arrière du premier élément. Plus l’effort de freinage augmente, plus la partie centrale bombée 26 se déforme. En variante, les moyens élastiques 18 sont portés par la plaquette support 17.
En variante, les moyens élastiques comportent un ressort à lame, voire un ressort hélicoïdal en fonction de la place disponible.
En variante, les moyens élastiques sont une combinaison de tout ou partie des moyens élastiques décrits ci-dessus, ils comportent une rondelle élastique bombée et/ou une rondelle Belleville, et/ou un disque en matériau élastomère et/ou une forme incurvée dans la plaque support et/ou la plaquette support.
Les moyens élastiques sont fixés, d’une part à la plaque support 16 et, d’autre part à la plaquette support 17 assurant le maintien du premier élément E1 sur la plaque support 16.
L’élasticité des moyens 18 est fixée de sorte qu’au-delà d’un certain niveau de freinage N1, les faces F1.2 et F2.2 soient coplanaires. Le niveau de freinage est défini par la pression de liquide de frein dans l’actionneur hydraulique, désignée pression de freinage
Pour les freinages usuels à faible vitesse, la pression de freinage est inférieure à 40 bars (4.106Pa), plus généralement inférieure à 25 bars (2,5.106Pa).
Pour les freinages plus puissants ou plus appuyés, la pression de freinage est supérieure à 40 bars (4.106Pa), plus généralement supérieure à 25 bars (2,5.106Pa).
Ainsi au-delà de la pression N1, les moyens 18 sont suffisamment déformés pour que les faces F1.2 et F2.2 soient coplanaires.
L’ajustement de l’élasticité des moyens 18 peut être obtenu en sélectionnant le matériau et/ou en empilant par exemple les rondelles Belleville.
Le fonctionnement du dispositif de freinage D1 va maintenant être décrit à l’aide des figures 2A à 2C.
A l’état repos, i.e. en l’absence d’une action de freinage, la plaquette de frein n’est pas en contact avec le disque. La face F1.2 du matériau F1 se projette en avant en direction du disque par rapport à la face F2.2
Lorsqu’une action de freinage modérée, une pression inférieure à valeur déterminée N1 est appliquée, la plaquette de frein P1 est déplacée en direction du disque et seule la face F1.2 entre en contact avec celui-ci. Le freinage souhaité peut être obtenu avec cette surface de friction réduite.
La plaquette P2 est également rapprochée de l’autre face du disque et seule la face F1.2 vient en contact avec l’autre face du disque.
Le matériau NAO présentant l’avantage de ne pas générer de bruit lors d’une action de freinage, le freinage est silencieux. En outre il génère moins de particules. Les actions de freinage modérés représentant la grande majorité des actions de freinage, le freinage du véhicule est silencieux et moins générateur de particules.
Lorsque la pression de freinage augmente, les moyens élastiques se déforment de sorte que le jeu entre la plaque support et la plaquette support se réduise.
Lorsque la pression est supérieure à N1, ce qui correspond à un freinage appuyé, un effort s’applique sur le premier élément et un effort de compression est exercé sur les moyens élastiques entre le premier élément E1 et la plaque support 16. Au-delà du niveau de pression N1, les moyens élastiques 18 sont suffisamment déformés pour que les faces F2.2 et F1.2 soient coplanaires. Toute la surface de friction formée par le matériau NAO et le matériau LowMet est alors en contact avec le disque et participe au freinage. Un freinage efficace est alors obtenu. La plaquette extérieure se comporte de la même manière. Toute la surface de friction formée par les faces F1.2 et F2.2 est en contact avec l’autre face du disque.
En cas de freinage d’urgence, la pression de freinage est supérieure à N1, toute la surface de friction entre en contact avec le disque, les exigences en termes de freinage d’urgence peuvent alors être remplies.
Lorsque l’action de freinage se termine, la plaquette de frein recule. Sous l’action des moyens élastiques, le premier élément est repoussé vers l’extérieur, sa face de friction F1.2 fait à nouveau saillie par rapport à la face de friction F2.2.
Il est à noter que le premier matériau de friction F1 va s’user plus rapidement que le deuxième matériau puisqu’il est plus souvent sollicité. La détection du seuil d’usure est alors de préférence faite sur le premier matériau.
Dans l’exemple représenté, la face avant de la plaque support est plane. En variante elle comporte un évidement ou renfoncement à l’aplomb du premier élément de friction permettant de disposer d’un premier matériau de friction offrant une épaisseur importante, par exemple au moins égale à celle du deuxième matériau.
Le premier matériau de friction F1 comportant le NAO est de préférence situé au centre de la plaquette facilitant la mise en œuvre.
En variante, le deuxième matériau de friction F2 est disposé dans la partie centrale de la plaque support 16 et le premier matériau de friction F1 est disposé latéralement de part et d’autre du deuxième matériau de friction F2. Selon une autre variante, le premier matériau de friction F1 est d’un côté de la face de la plaque support et le deuxième matériau de friction F2 est disposé de l’autre côté de la face de la plaque support.
Sur la , on peut voir un autre exemple de réalisation d’un dispositif de freinage D2 selon le premier mode de réalisation dans lequel les moyens sont intégrés aux plaques support.
L’étrier 2 est similaire à celui du dispositif de freinage D1.
La plaquette intérieure P101 comporte une plaque support 116 comprenant une face arrière convexe et une face avant concave.
Elle comporte également sur la face avant concave le deuxième matériau de friction F2 dans la partie centrale de la face avant et le premier matériau de friction F1 dans les zones latérales de part et d’autre du premier matériau de friction. Ainsi à l’état non sollicité, la face F1.2 du premier matériau de friction est en saillie par rapport à la face F2.2 du deuxième matériau de friction.
La plaquette extérieure P102 comporte un plaque support 216 comprenant une face arrière concave et une face avant convexe. Elle comporte également sur sa face arrière convexe un premier matériau de friction F1 dans une partie centrale de la face avant et un deuxième matériau de friction F2 dans les zones latérales de part et d’autre du premier matériau de friction. Ainsi, à l’état non sollicité, la face F1.2 du premier matériau de friction F1 est en saillie par rapport à la face F2.2 du deuxième matériau de friction F2.
Il est à noter que les faces F1.2 et F2.2 sont telles qu’elles sont sensiblement parallèles aux faces du disque et perpendiculaires à l’axe du disque. Les faces F1.1 et F2.1 sont conformées pour venir en contact avec les faces arrière concave et convexe des plaquettes P101, P102 respectivement.
Le matériau et l’épaisseur des plaques supports 116 et 216 sont choisis de sorte que sous l’action d’un effort de compression celles-ci se déforment et tendent vers une forme plane, qui a pour effet de disposer les faces F1.2 et F2.2 dans le même plan.
Sur la , on peut voir la plaquette de frein P101 vue de face, et sur la on peut voir la plaquette de frein P102 vue de face.
Le fonctionnement du dispositif de freinage de la va maintenant être décrit.
Lors d’une action de freinage modérée, une pression inférieure à N1 est appliquée, la plaquette de frein intérieure P101 est déplacée en direction du disque et seule la face F1.2 du premier matériau de friction disposé sur les zones latérales entre en contact avec le disque. La plaquette de frein extérieure P102 est déplacée en direction du disque et seule la face F1.2 du premier matériau de friction disposée dans la zone centrale entre en contact avec le disque.
Le freinage souhaité peut être obtenu avec cette surface de friction réduite.
Le matériau NAO présentant l’avantage de générer peu de bruit voire pas de bruit lors d’une action de freinage, le freinage est silencieux. En outre il génère moins de particules. Les actions de freinage modérés représentant la grande majorité des actions de freinage, le freinage du véhicule est silencieux et moins générateur de particules.
Lorsque la pression de freinage augmente, les plaques supports 116 et 216 se déforment de sorte à tendre vers une forme plane, ce qui a pour effet de rapprocher les faces F2.2 du deuxième matériau de friction des faces du disque.
Lorsque la pression est supérieure à N1, ce qui correspond à un freinage appuyé, les plaques supports 116 sont suffisamment planes pour que les faces F2.2 et F1.2 soient en contact avec les faces du disque. Toute la surface de friction formée par le matériau NAO et le matériau LowMet est alors en contact avec le disque et participe au freinage. Un freinage efficace est alors obtenu.
En variante du premier mode de réalisation, les deux matériaux de friction sont disposés de sorte qu’ils entrent tous les deux simultanément en contact avec le disque. Puisque la surface de friction est composée en partie par le matériau LowMet et en partie par le matériau NAO, le bruit généré est réduit par rapport à une plaquette de frein entièrement en matériau LowMet. En outre la quantité de poussière générée est également réduite.
Il sera compris que le premier mode de réalisation s’applique à un dispositif de freinage à étrier fixe.
Sur la , on peut voir un exemple d’un dispositif de freinage D3 selon le deuxième mode de réalisation.
Le dispositif de freinage D3 est de type à étrier fixe. L’étrier 302 comporte quatre plaquettes de frein, deux plaquettes de frein intérieures P301, P303 et deux plaquettes de frein extérieures P302, P304.
Le jeu de plaquettes P301, P302 comporte le premier matériau de friction et le jeu de plaquettes P303, P304 comporte le deuxième matériau de friction.
L’étrier comporte un corps 305.1 disposé face à la face intérieure du disque, désigné corps intérieur et un corps 305.2 disposé face à la face extérieure du disque, désigné corps extérieur.
Le dispositif comporte deux actionneurs hydrauliques intérieurs A301, A303, et deux actionneurs hydrauliques extérieurs A302, A304. Chaque actionneur est associé à une plaquette de frein.
Chaque actionneur hydraulique intérieur A301, A303 comporte un alésage 314.1, 314.3 formé dans le corps intérieur et un piston 312.1, 312.3 chaque actionneur hydraulique extérieur A302, A304 comporte un alésage 314.2, 314.4 formé dans le corps extérieur et un piston 312.2, 312.4.
La plaquette intérieure P301, et la plaquette extérieure P302 sont sensiblement alignées et sont désignées par premier jeu de plaquettes, et la plaquette intérieure P303 et la plaquette extérieure P304 sont alignées et sont désignées par deuxième jeu de plaquettes.
Le dispositif comporte des moyens 318 d’actionnement différenciés des actionneurs A301, A302 d’un part et des actionneurs A303, A304 d’autre part.
Les moyens 318 sont tels que seuls les actionneurs A301 et A302 sont activés en-dessous d’une pression N1, et qu’au-delà de la pression N1 les quatre actionneurs sont activés.
Par exemple, les chambres des actionneurs A301 et A302 sont reliées directement au générateur de pression, par exemple un maître-cylindre, ainsi la pression dans les chambres est en permanence celle générée par le maître-cylindre.
Les moyens 318 comportent un dispositif de précharge agencé entre les actionneurs A303 et A304 et la source de pression, de sorte que les actionneurs A303, A304 ne s'activent qu'au-delà de la pression N1.
Par exemple, le dispositif de précharge est intégré ou inséré dans ledit circuit d’alimentation en fluide des actionneurs A303 et A304, en amont des actionneurs hydrauliques de façon à recevoir une pression hydraulique de la part du système de commande hydraulique, et est agencé pour ne transmettre en sortie une pression hydraulique que lorsque ladite pression reçue est supérieure à la pression d'activation dudit dispositif de décharge.
Dans un autre exemple, le dispositif de précharge est intégré au mécanisme de déplacement dudit piston et comprend un élément élastiquement déformable préchargé qui est taré pour générer une force de rétention déterminée dudit piston, laquelle s'oppose à son déplacement dans le sens du freinage
Sur la , on peut voir la pression PA dans les actionneurs A301, A302 et dans les actionneurs A303, A304 en fonction de la pression D demandée par le conducteur. La pression dans les actionneurs A301, A302 est directement proportionnelle à la pression demandée par le conducteur,
La pression dans les actionneurs A303, A304 augmente de manière différée dans le temps par rapport à celle dans les actionneurs A301, A302.
Le fonctionnement du dispositif de freinage D3 va maintenant être décrit.
Au repos, les plaquettes de frein sont écartées du disque de frein.
Lorsqu’une action de freinage modérée est appliquée, pour laquelle la pression est inférieure à N1, seules les plaquettes P301, P302 sont mises en contact avec le disque de frein. Les plaquettes de frein étant en NAO, le freinage modéré ne produit pas de bruit et la quantité de poussière est réduite.
Lors d’une action de freinage plus puissante pour laquelle la pression est supérieure à N1, les quatre actionneurs sont activés. Les plaquettes de frein en NAO et les plaquettes de frein en LowMet sont déplacées et mises en contact avec le disque de frein.
Sur les figures 10A et 10B, on peut un autre exemple de dispositif de freinage D4 selon la deuxième mode de réalisation qui diffère du dispositif D3 en ce qu’il est à étrier mobile.
Le dispositif D4 comporte deux freins à disque coulissant comprenant une chape commune (non représenté). Le dispositif comporte alors deux étriers 402, 402’ montés coulissants sur la chape.
Chaque étrier 402, 402’ est équipé d’un jeu de plaquettes de frein
L’un 402 des étriers comporte des plaquettes de frein P401, P402 comprenant le premier matériau de friction. L’autre étrier 402’ comporte des plaquettes de frein P401’, P402’ comprenant le deuxième matériau de friction.
Le dispositif de freinage comporte également des moyens 418 pour activer l’étrier 402 pour une pression inférieure à N1 et activer, pour une pression supérieure à N1, en plus de l’étrier 402, l’étrier 402’.
Ainsi pour une pression inférieure à N1, le freinage est obtenu par application des plaquettes de frein en NAO sur le disque, et pour une pression supérieure à N1, le freinage est obtenu par applications des plaquettes de frein en NAO et les plaquettes de frein en LowMet sur le disque.
Sur la , on peut voir un autre exemple de dispositif de freinage D5 comportant deux freins à disque distincts FD1, FD2, un premier étrier comportant un jeu de plaquettes de frein comportant le premier matériau de friction et un deuxième étrier comportant un jeu de plaquettes comportant le deuxième matériau de friction.
Les deux étriers sont connectés à la même source de pression, par exemple un maître-cylindre. Des moyens sont disposés entre le maître-cylindre et le deuxième étrier pour que l’étrier ne soit alimenté en fluide sous pression que pour une pression supérieure à N1. Ces moyens sont par exemple un dispositif de précharge tel que décrit ci-dessus.
Le fonctionnement du dispositif D5 est similaire à celui des dispositifs D3 et D4.
Sur la , on peut voir un autre exemple de réalisation d’un dispositif de freinage D6 selon le deuxième mode de réalisation comportant un étrier coulissant 502, deux plaquettes de frein intérieures P501 et P501’ et une plaquette de frein extérieure P502.
La plaquette de frein intérieure P501 et la plaquette de frein extérieure P502 comportent le premier matériau de friction, et la plaquette de frein intérieure P501’ comporte le deuxième matériau.
Le dispositif comporte un premier actionneur A501 déplaçant la plaquette P501 et un deuxième actionneur A502 déplaçant la plaquette P501’.
Le dispositif de freinage comporte également des moyens 518 tels que sont tels que seul l’actionneur A501 et est activé en-dessous d’une pression N1, et qu’au-delà de la pression N1 l’actionneur A501 et l’actionneur A502 sont activés.
Les actionneurs sont par exemple des actionneurs hydrauliques, les moyens 518 sont similaires aux moyens 318.
Le fonctionnement du dispositif de freinage D3 va maintenant être décrit.
Au repos, les plaquettes de frein sont écartées du disque de frein.
Lorsqu’une action de freinage modérée est appliquée, pour laquelle la pression est inférieure à N1, la plaquette P501 est mise en contact avec le disque de frein et par réaction la plaquette P502 également. Les plaquettes de frein étant en NAO, le freinage modéré ne produit pas ou très peu de bruit et la quantité de poussière est réduite.
Lors d’une action de freinage plus puissante pour laquelle la pression est supérieure à N1, les actionneurs A501 et A502 sont activés. Les plaquettes de frein P501 et P501’ sont mises en contact avec le disque de frein et par réaction la plaquette de frein 502. Les plaquettes de frein en NAO et les plaquettes de frein en LowMet sont déplacées et mises en contact avec le disque de frein.
Dans un exemple de réalisation où la source de pression comporte des pompes électriques, il est envisageable que chaque étrier et les actionneurs des dispositifs D3, D4 et D5 soient alimentés par des pompes distinctes, l’une des pompes étant activée après l’autre pompe.
Dans un exemple de réalisation dans lequel les actionneurs sont des actionneurs électriques, l’activation des actionneurs associés aux plaquettes de frein comportant le deuxième matériau de friction a lieu après celle des actionneurs associés aux plaquettes de frein comportant le premier matériau de friction, lorsque le niveau de freinage N1 requis est détecté.
Claims (17)
- Dispositif de freinage comportant au moins un étrier, au moins un premier matériau de friction (F1) ayant un premier coefficient de friction µ1, au moins un deuxième matériau de friction (F2) ayant un deuxième coefficient de friction µ2, au moins un actionneur (A1) configuré pour appliquer le premier matériau de friction (F1) et le deuxième matériau de friction (F2) contre un disque de frein (9) et dans lequel µ1 est inférieur à µ2 et la différence entre µ1 et µ2 est au moins égale à 0,02.
- Dispositif de freinage selon la revendication 1 configuré pour que, lors d’une action de freinage inférieure à une intensité donnée, seul le premier matériau de friction (F1) entre en contact avec le disque (9) et, lors d’une action de freinage supérieure à l’intensité donnée, le premier matériau de friction (F1) et le deuxième matériau (F2) de friction soient en contact avec le disque.
- Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins une plaquette de frein intérieure (P1) et une plaquette de frein extérieure (P2), chaque plaquette de frein intérieure et extérieure comportant une plaque support (16), le premier matériau de friction (F1) et le deuxième matériau de friction (F2).
- Dispositif de freinage selon la revendication 3 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le premier matériau de friction (F1) comporte une première face de friction (F1.2) et le deuxième matériau de friction (F2) comporte une deuxième face de friction (F2.2), la première face de friction (F1.2) du premier matériau de friction (F1) étant dans un plan distinct du plan de la deuxième face de friction (F2.2) du deuxième matériau de friction (F2) au moins dans un état hors freinage, et dans lequel le dispositif de freinage comporte des moyens déformables (18) configurés pour que, lors d’une action de freinage inférieure à l’intensité donnée, seule la première face de friction (F1.2) entre en contact avec le disque de frein (9) et, lors d’une action de freinage supérieure à l’intensité donnée, la première face de friction (F1.2) et la deuxième face de friction (F2.2) entrent en contact avec le disque de frein (9).
- Dispositif de freinage selon la revendication 4, dans lequel les plaquettes de frein intérieure (P1) et extérieure (P2) sont identiques ou similaires et dans lequel les moyens déformables (18) sont interposés entre la plaque support (16) et le premier matériau de friction (F1).
- Dispositif de freinage selon la revendication 5, dans lequel les moyens déformables sont intégrés à la plaque support.
- Dispositif de freinage selon la revendication 4, dans lequel les moyens déformables sont formés par les plaques supports, dans lequel la plaquette de frein intérieure comporte un plaque support intérieure convexe, le premier matériau de friction étant situé sur des parties latérales de la plaque support intérieure, et le deuxième matériau de friction est situé dans une partie centrale de la plaque support intérieure, dans lequel la plaquette de frein extérieure comporte un plaque support extérieure concave, le premier matériau de friction étant situé dans une partie centrale de la plaque support extérieure et le deuxième matériau de friction est situé sur les parties latérales de la plaque support intérieure, et dans lequel les plaques supports intérieure et extérieure sont configurées pour se déformer et assurer une mise en contact du premier matériau de friction et du deuxième matériau de friction avec le disque de frein pour un action de freinage supérieure à l’intensité donnée.
- Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins un premier jeu de plaquettes de frein et un deuxième jeu de plaquettes de frein, chaque premier et deuxième jeu comportant une plaquette de frein intérieure et une plaquette de frein extérieure, les plaquettes de frein du premier jeu comportant uniquement le premier matériau de friction et les plaquettes de frein du deuxième jeu comportant uniquement le deuxième matériau de friction, le dispositif comportant également des moyens configurés pour appliquer uniquement le premier jeu de plaquettes de frein contre le disque pour une action de freinage inférieure à l’intensité donnée et pour appliquer le premier jeu de plaquettes de frein et le deuxième jeu de plaquettes de frein contre le disque de frein pour un action de frein supérieure à l’intensité donnée.
- Dispositif de freinage selon la revendication 8, comportant un étrier fixe et un actionneur associé à chaque plaquette de frein.
- Dispositif de freinage selon la revendication 8, comportant deux étriers mobiles et une chape unique, chaque étrier étant associé à un jeu de plaquettes de frein.
- Dispositif de freinage selon l’une des revendications 8, 9 ou 10, dans lequel les actionneurs sont des actionneurs hydrauliques comprenant chacun une chambre hydraulique et un piston, et dans lequel les moyens comportent un dispositif de précharge agencé pour alimenter en fluide sous pression les actionneurs du deuxième jeu uniquement pour une action de freinage supérieure à l’intensité détérminée.
- Dispositif de freinage selon la revendication 8, comportant deux étriers et deux chapes, chaque étrier étant associé à une chape, l’un des étriers comportant le premier jeu et l’autre étrier comportant le deuxième jeu.
- Dispositif de freinage selon la revendication 8, comportant une chape, un étrier mobile, deux plaquettes de frein intérieures et une plaquette de frein extérieure, l’une des plaquette de frein intérieures comportant le premier matériau de friction, la plaquette de frein extérieure comportant le premier matériau de friction, l’autre plaquette intérieure comportant le deuxième matériau de friction, un actionneur associé à la plaquette de frein intérieure comportant le premier matériau et un actionneur associé à la plaquette de frein intérieure comportant le deuxième matériau
- Jeu de plaquettes de frein adapté pour équiper un dispositif de freinage selon l’une des revendications 3 à 7, comportant une plaque support, un premier matériau de friction et un deuxième matériau de friction.
- Jeu de plaquettes de frein selon la revendication 14, dans lequel le deuxième matériau de friction est fixé directement sur la plaque support et le premier matériau de friction est porté par une plaquette support et dans lequel des moyens élastiques sont interposés entre la plaque support et la plaquette support.
- Jeu de plaquettes de frein selon la revendication 15, dans lequel les moyens élastiques comportent au moins une rondelle élastique incurvée, et/ou au moins une rondelle Belleville, et/ou au moins un disque en matériau élastomère et/ou au moins une forme incurvée intégrée à la plaque support et/ou à la plaquette support.
- Jeu de plaquettes de frein selon la revendication 14, dans lequel une plaquette de frein comporte une plaque support convexe, le premier matériau de friction étant disposés sur les deux bords latéraux de la plaque support et le deuxième matériau étant disposé dans la partie centrale de le plaque support, et dans lequel l’autre plaque support comporte une plaque support concave , le deuxième matériau de friction étant disposé sur les deux bords latéraux de la plaque support et le premier matériau étant disposé dans la partie centrale de le plaque support, et dans lequel les plaques supports sont configurées pour se déformer et assurer un contact du premier matériau de friction et du deuxième matériau de friction avec le disque pour un freinage supérieur à l’intensité déterminée.
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|---|---|---|---|
| FR2209170A FR3139609A1 (fr) | 2022-09-13 | 2022-09-13 | Dispositif de freinage optimisé sur une large de gamme de fonctionnement |
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2022
- 2022-09-13 FR FR2209170A patent/FR3139609A1/fr active Pending
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Effective date: 20240315 |