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Auteur(s)
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Jean-Jacques CARRÉ : Ingénieur de l’École Supérieure des Techniques Aéronautiques et de Construction Automobile - Vice Président Engineering à la Société Allied Signal Europe, Services Techniques
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D ans cet article, nous traiterons de la technologie des freins à disque.
Nous remercions la Division Études et essais de freinage de la Direction du Matériel de la SNCF pour son aide, en ce qui concerne le texte relatif aux applications ferroviaires et les divisions Ceramétal et Aérolor de la société Carbone Lorraine, pour leur aide en ce qui concerne le texte relatif aux avions.
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5. Freins à disque pour applications ferroviaires
5.1 Conception générale
La figure 21 montre un équipement de freins à disque, le plus classique. En général, les disques sont soit calés sur l’essieu entre les roues (figure 22 a ), soit fixés par vis sur le moyeu des roues côté face interne (figure 22 b ). Des garnitures en matériaux composites viennent pincer ces disques sur leur épaisseur.
On rencontre aussi, notamment sur essieux moteurs, des disques flasqués sur le voile de roue (figure 22 c ).
Pour les matériels traditionnels, le disque est obligatoirement ventilé, afin de permettre la descente de longues pentes ou les marches omnibus. Pour ces applications, le meilleur compromis technico-économique est réalisé avec une couronne de frottement en fonte grise montée sur moyeu acier et freinée avec des garnitures composites organiques. La dilatation de la couronne peut être assurée par glissement sur l’élément de liaison au moyeu (figure 23) ou par déformation élastique de ce dernier (figure 22).
Dans tous les cas, les ailettes de ventilation sont axisymétriques pour un fonctionnement identique dans les deux sens de marche, caractéristique du matériel ferroviaire.
Compte tenu de l’augmentation des performances (vitesse, masse sur rail), d’une part, et du développement du freinage par disques seuls, d’autre part, les disques en acier (moulé ou forgé) sont de plus en plus utilisés. Les garnitures sont soit en matériaux frittés, soit en matériaux composites de nouvelle génération, c’est-à-dire notamment insensibles aux conditions atmosphériques et capables de dissiper des niveaux de puissance et d’énergie plus élevés.
Pour les matériels à très grande vitesse (rames TGV), les freinages de maintien en pente sont assurés par le frein électrique. Les disques ne sont donc pas ventilés (disques pleins sous forme de galettes) et ils sont dimensionnés pour assurer les freinages d’urgence ; le matériau retenu est un acier allié forgé à haute limite élastique associé à des garnitures frittées (base cuivre ou fer).
Des investigations ont été entreprises pour développer éventuellement des disques et des...
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