Brevet FR2003664A1 — publié le 19691114

La présente invention concerne "un article fabriqué sous forme d'un "bloc ou élément d'une matière de friction discrète et elle concerne également un procédé pour le fabriquer. Dans des embrayages et des freins destinés à des applica-5 tions à énergie élevée, on savait déjà favoriser le refroidissement et réduire le poids ainsi que l'inertie en utilisant des configurations- de zone réduite d'une matière de friction obtenue par pressage de la matière sous la forme de blocs discrets ou ayant d'autres formes, appelés collectivement des "boutons" et 10 décrits par exemple dans le brevet américain n° 2.178.527• lorsqu'on utilisait un tel bouton, il en résultait un inconvénient résidant dans le fait que les bords du bouton s1émiettaient et que ce défaut augmentait progressivement à mesure que les bords nouvellement présentés s'émiettaient à leur tour. Pour remédier à 15 ce cas, on a parfois eu recours à l'utilisation d'une cuvette en métal forgé pour supporter et maintenir ce qu'on pourrait considérer comme étant la moitié inférieure d'un bouton, mais cette solution présentait également des inconvénients. Par exemple, à mesure que la matière de friction s'usait, les bords de la cuvette 20 se rayaient et, de ce fait, abrégeaient la vue utile de la surface coopérante relativement grande et coûteuse, qui est habituellement faite d'acier solide ou de fonte. la présente invention a pour objet d'apporter une solution simple et peu coûteuse aux inconvénients mentionnés ci-dessus, 25 qu'on rencontre avec de tels blocs ou éléments ou boutons de la technique antérieure0 Sur le dessin annexé ; la figure t est une vue fragmentaire en plan d'une partie d'une plaque comportant un moyeu et un support, munie d'un bouton 30 conforme à la présente invention; la figure 2 est une coupe faite par 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est line vue en plan d '-une forme modifiée d'un bouton conforme à la présente invention; la figure 4 est une coupe verticale fragmentaire du dis-35 positif de la figure 3; la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 mais elle représente une forme modifiée de l'invention; la figure 6 est une vue en plan" d'une moitié d'une autre forme encore modifiée de l'invention; 40 la figure 7 est une coupe d'un ensemble de presse tel que 69 06786 2 2003664 celui qu'oïl peut utiliser pour former un bouton ou des éléments analogues conformément à la présente invention» 0n va maintenant examiner le dessin» La figure 1 représente ■une partie d'une plaque de support 12, qui est habituellement en 5 acier et qui peut supporter une série d'éléments d'une matière de friction commodément appelés des "bouton*1 (mais qui n'est pas limitée à de tels boutons, étant donné que l'invention peut être appliquée à des éléments de friction ayant d'autres formes ou configurations comme une bague ou un patin) et dont l'un est repré-10 sente d'une façon générale en 10 et est uni à sa propre plaque 11 en aciero Les plaques d'appui sont utilisées comme éléments rempla-çables pour la plaque de support 12 et on les utilise par paires fixées, par des rivets 13 par exemple, aux surfaces opposées de la plaque de support, qui est représentée comme comportant les 15 fentes périphériques classiques 14 permettant la dilatation thermique lors de l'utilisation de la plaque de support lorsque cette dernière avec ses plaques d'appui 11 et ses boutons 10 de matière de friction est fixée, par exemple par des rivets 15 à un moyeu 16 comportant des cannelures 17 destinées à coopérer avec un arbre 20 d'entraînement cannelé de façon correspondante (non représenté). Conformément à la présente invention les boutons ont une densité différentielle du fait que leur bord périphérique 10E* est formé de façon sensiblement plus dense que la partie centrale 10C, la ligne fictive de démarcation de ces parties étant indiquée 25 par la ligne en tirets 10D sur la figure 1. Sur les figures 3 à 5 (où les boutons ont une forme modifiée) les plaques d'appui correspondant à celles qui. sont indiquées en 11 sur les figures 1 et 2, sont partiellement indiquées en 31 et 51» respectivement, mais dans certains cas on peut 30 ne pas utiliser ces plaques d'appui et fixer directement les boutons à leur plaque de support 12 bien que ces plaques d'appui puissent être remplacées par un enlèvement de leurs rivets de fixation 13 (ou d'un dispositif de fixation équivalent), dont les têtes sont placées à l'intérieur du creux formé de façon appropriée 35 dans les surfaces des boutons (voir figure 6) où la ligne 60D peut être comparée avec la ligne 30D de la figure 3» Sur les figures 3 à 5 les boutons sont représentés comme étant formés avec des encoches marginales 30N, 50ÎT destinées à recevoir les rivets de fixation des boutons en vue de leur enga— 40 gement dans les orifices 33H (figure 3). 69 06736 3 2003664 On peut obtenir la densification des bords conformément à 1'invention de diverses manières. l'une de ces manières, en considérant les figures 3 et 4» consiste à exercer sur la partie marginale 5CE une pression de la presse plus importante que sur la partie centrale 30C (au moyen d'une opération de pressage en une seule opération ou en deux opérations), puis ensuite à meuler une partie centrale restante orientée vers le haut (indiquée par les droites ;n traits interrompus 30 U, 30 U sur la figure 4)» Une autre manière et en considérant la figure 5> consiste à supprimer l'opé-10 ration de neulage et à laisser simplement la partie marginale avec une épaisseur moindre que celle de partie centrale. Dans l'un ou l'autre cas, que les deux parties soient de niveau en vue l'un freinage ou d'un embrayage initiaux, ou qu'elles arrivent à venir de niveau avec l'usure, on a constaté que le bord à densité 15 élevée (à la différence de la paroi de la cuvette de la technique antérieure) possède des caractéristiques ce friction satisfaisantes et n'a pas tendance à érailler l'organe associée En outre, il est évident qu'il faut indiquer que si une augmentation de densité du bord suffit pour empêcher un émiettement 20 de la matière de friction au bord '.'libre" pendant l'utilisation, une augmentation de densité identique suffit pour empêcher un émiettement de la matière de friction sous les têtes des rivets, ou autour des tiges des rivets, au cours de la fabrication, ou pendant l'utilisation, de sorte qu'une modification comme repré-25 senté sur la figure S est possible lorsqu'on admet que l'augmentation de densité du bord 60E existe non seulement pour le bord extrême du bouton mais aussi pour son bord autour de chaque alésage de rivet 62H. Une manière d'obtenir une augmentation de densité plus 30 importante au bord ou aux bords du bouton consiste à utiliser un ensemble de presse comme représenté sur la figure 7 où la cavité 61 de la matrice de la presse peut être classique tandis que le poinçon de presse 62 a une forme en gradin et comporte un bord inférieur circonférenciel 62E qui se raccorde par une surface in-35 clinée à une partie centrale 52G0 En conséquence, si une matière compacte plate (et de préférence frittée) est placée dans la presse, la pression la plus importante s'exercera sur la partie périphérique de la matière compacte, et l'article final, qu'on peut supposer être comme indiqué en 60 sur la figure 6, variera de 40 densité à partir d'une densification inférieure d1 en passant 69 06786 4 2003664 par une densité d2 variant linéairement jusqu'à une densification élevée d3 autour de la partie périphérique» Dans la mise en oeuvre de la présente invention, chaque garniture est pressée à vert, frittée (et unie à un élément d'ap-5 pui si elle est par ailleurs trop frangible)let avec ou sans une opération intermédiaire de pressage de la partie intermédiaire (centrale) soumise à une pression élevée localisée autour de sa partie périphérique» D'une façon générale, le mélange initial comprendra n'importe lequel des mélanges habituels des poudres^ -10 métalliques, comme un mélange à base de cuivre ou de fer, par exemple, en poids, 67,3% de Cu, 5,37® de Sn, 8,7% cLe 7,2% de Fe, 7,1% de C et 4,4% de SiC^» Comme dans la technique antérieure--on peut exécuter un pressage à vert à une pression de 1540 à 3080kg/cm* Le frittage (et une union à un élément d'appui si l'on utilise 15 ce dernier) peut être exécuté à une température comprise entre 499 et 843°C (ou une température plus élevée pour des mélanges à base de fer), cela sous une pression uniforme comprise entre 0,07 et 17,5 kg/cm . Du fait qu'il est difficile et onéreux d'obtenir des pressions élevées dans tin four, on peut obtenir un découpage en 20 flans postérieurement de façon commode, en utilisant une pression p classique comprise entre 0 et 10.500 kg/cm pour la partie centrale de chaque bouton et une pression plus élevée comprise entre p 10.5C0 et 70.000 kg/cm pour obtenir la densification élevée afin de renforcer les bords du bouton conformément à la présente inven-25 tion. Si la pression la plus basse est supérieure à 0, le découpage en flans peut être effectué en une seule opération (par exemple avec un poinçon à gradin comme sur la figure 7 ou avec un piston coulissant à l'intérieur d'un autre piston), ou bien on peut exécuter des découpages en flans par une succession, d'opéra-30 tions, selon la solution qu'on trouve la plus commode et la plus économique» De tels processus conviennent bien pour toutes les compositions ayant une ductilité suffisante pour pouvoir être découpées en flans (en épaisseur réduite) et de ce fait on peut les 35 mettre en oeuvre pour la plupart des mélanges de métaux frittés en prédominance» On voit donc que la demanderesse a conçu des procédés et des articles de la classe décrite capables de satisfaire les caractéristiques prévues et capables de produire des boutons avec des 40 bords qui ne s'émiettent pas et ne rayant pas les surfaces opposées 69 06786 5 2003664 Pour tous les modes de réalisation des figures là 4, il n'est laissé aucun bord à faible densité capable de se fissurer, et jusqu'à un certain degré il en est de même pour le mode de réalisation conforme à la figure 6» 5 On peut utiliser d'autres procédés que ceux qui ont été mentionnés . Par exemple, le produit tassé à vert pourrait être modelé avec un bord circulaire élevé et être ensuite pressé à plat, par exemple pendant le frittage, bien qu'un tel procédé ne soit pas préféré en raison des difficultés rencontrées dans l'ap-10 plication de pressions dans un four dans l'état actuel de la technique» De plus, dans la mise en oeuvre de l'invention, il n'est pas nécessaire d'utiliser des boutons tels quels, parce que l'invention pourrait être apliquée à une bague pleine (ou un patin, 15 ou à une pièce ayant une autre configuration) d'une matière de friction conçue pour avoir sensiblement la même étendue vis-à-vis de la matière de garniture coopérante que dans le cas d'un bouton» 06786 6 2003664 BEYEKDIQATIONS 1 « Elément ou "bouton de friction constitué par une matière de friction unifiée, ductile et en prédominance métallique, caractérisé par une partie périphérique de la matière comportant le 5 "bord réel de l'élément qui est lui-même renforcé intérieurement par une augmentation de densité ("densification") de la matière de manière à réduire de ce fait à un minimum un émiettement du bord» 2» Elément de friction suivant la revendication 1, carac-10 térisé par le. fait que sa matière aune densification élevée localisée autour du bord de l'élément et une densification sensiblement plus faible dans sa partie centrale® 3o Procédé pour produire un élément ou bouton de friction comportant une caractéristique de bord exceptionnellement 15 solide, caractérisé par le fait qu'il consiste à presser un mélange de matières en poudre pour former un produit compact à vert, à fritter le produit compact dans un four pour former l'élément et à emboutir cet élément de façon différentielle pour obtenir des flans afin de constituer une partie périphérique relativement 20 petite ayant une densification élevée» 4« Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en outre par le fait que l.'on fait adhérer le produit tassé et fritte à une plaque d'appui» 5» Procédé suivant la revendication 3 ou 4» caractérisé 25 en outre par le fait que l'opération de mise en flans différen-cielle consiste à appliquer une pression comprise entre 10.500 et 2 ^ 70o000 kg/cm à la partie périphérique de l'élément»