Brevet FR2551157A1 — publié le 19850301

? 57 L'invention concerne des embrayages à friction du type utilisé dans des transmissions de véhicules à grande puissance L'invention concerne plus particulièrement des éléments de garniture de friction utilisés dans les disques menés de tels embrayages à friction. Des éléments classiques à friction du type lié et/ou riveté sur des disques d'embrayage sont réalisés principalement en fibres de matièresorganiques Ces matières ont donné satisfaction dans les conditions normales 10 dans lesquelles les éléments à friction présentaient des durées de vie utiles normales Cependant, dans des applications à de grandes puissances, les éléments organiques à friction ont tendance à s'user beaucoup plus rapidement et donc nécessitent des remplacements fréquents Ce pro15 blème a été aggravé dans des véhicules poids lourds modernes, dans lesquels des charges toujours plus grandes sont imposées à ces éléments. Cette dernière constatation a conduit au développement d'éléments à friction utilisant des garnitures 20 en céramique pour accroître la longévité Cependant, dans le domaine des embrayages à friction, les matières céramiques se sont révélées comme étant, d'une façon générale, sensibles à la chaleur, cette sensibilité se manifestant par une variation de leur coefficient de friction en fonction de la température Ainsi, alors que le coefficient de friction d'un élément céramique peut avoir une valeur de 0,3 sur une surface de cet élément ayant une température de 175 C, le même élément peut avoir, sur une surface localisée et distincte,un coefficient de friction de 0,5 30 à 315 C Cette disparité des valeurs du coefficient de friction sur la surface d'un élément à friction provoque un phénomène de broutement dans lequel l'élément peut s'accrocher à une plaque de pression associée et la relâcher de façon alternée et rapide pendant la prise de l'embrayage. 35 La nécessite porte sur un élément céramique d'embrayage à friction moins sensible à la chaleur et qui n'est donc pas soumis au phénomène précité de broutement. 2551 157 L'élément en céramique de friction selon l'invention présente une meilleure transmission de chaleur et il réalise donc, sur ses surfaces situées radialement à l'extérieur et à l'intérieur, une répartition de tempé5 ratures plus uniformes que celles des éléments céramiques à friction de conception classique Par conséquent, l'élément selon l'invention présente une plus grande uniformité du coefficient de friction sur sa surface Il est disposé de façon à être monté sur un disque rotatif mené d'embrayage 10 et il présente des bords avant et arrière, radialement symétriques, définissant chacun des parties convexe et concave. Dans une forme préférée de réalisation, l'élément de friction comprend deux sous-parties espacées ra15 dialement présentant une symétrie à la fois radiale et circonférentielle Un axe central radial passe à travers l'élément de friction entre les sous-parties radialement intérieure et extérieure, espacées et respectives Deux axes de sous- parties sont espacés radialement de l'axe 20 central radial et en sont équidistants Tous les axes centraux définissent des arcs qui aboutissent aux bords avant et arrière, s'étendant radialement, de l'élément. Les axes centraux des deux sous-parties définissent deux arcs espacés qui s'étendent entre deux lignes partant ra25 dialement vers l'extérieur de l'axe de rotation du disque mené auquel l'élément est fixé Ces derniers arcs des sous-parties s'étendent chacun sur un plus grand angle que l'arc intermédiaire de l'axe central radial. L'invention sera décrite plus en détail en 30 regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue de face d'un disque mené d'embrayage comportant une forme préférée de réalisation de l'élément d'embrayage à friction selon l'invention; 35 la figure 2 est une vue de face d'une forme préférée de réalisation d'un élément céramique d'embrayage à friction selon l'invention; et la figure 3 est une coupe axiale du disque d'embrayage de la figure 1. La figure 1 représente un disque mené 10 d'embrayage positionné sur un axe ou centre'12 de rotation. Le disque mené 10 comporte une partie 3 d'entrée, cannelée intérieurement, conçue pour recevoir un arbre d'entrée (non représenté) Plusieurs éléments d'assortiment à ressort 5 sont disposés circonférentiellement autour du centre de rotation afin d'absorber les chocs qui lui sont transmis 10 par l'intermédiaire d'une partie 7 de sortie du disque mené 10 La partie 7 de sortie comporte des bras ou palettes 9 s'étendant radialement et portant des éléments 60 de friction d'embrayage Dans la forme préférée de réalisation représentée, les éléments 60 de friction sont fixés 15 par des rivets 11, bien que la fixation des éléments 60 aux palettes 9 puisse être réalisée par d'autres moyens, par exemple par collage Un second jeu de rivets 13 maintient l'assemblage constitué des éléments respectifs d'entrée, de sortie et d'amortissement à ressort, tandis qu'un 20 troisième jeu de rivets 19 est utilisé pour limiter le mouvement relatif entre les éléments d'entrée et de sortie autour de l'axe 12 de rotation, ainsi qu'il est connu de l'homme de l'art. Chaque élément 60 de frictio; 4 comprend une 25 plaque 44 de support à laquelle est liée une garniture 46 de friction Bien que dans la forme préférée de réalisation, la plaque 44 de support présente la même forme que la garniture de friction, cette symétrie commune n'est indiquée que pour plus de commodité et la plaque de support 30 peut, en variante, être réalisée de façon à avoir une forme totalement distincte de celle de la garniture de friction. L'élément 60 de friction d'embrayage est représenté plus particulièrement sur la figure 2 Chaque 35 garniture 46 de friction de cet élément comprend un corps incurvé d'absorption de la chaleur, de préférence en une composition céramique Pour minimiser les différences ou gradients de températures sur sa surface s'étendant radialement, la garniture 46 de friction est conçue de façon à avoir une plus grande capacité calorifique sur ses parties situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur Ces parties sont donc élargies circonférentielle5 ment afin d'assurer que tous points chauds soient relativement centrés vers le milieu ou radialement vers l'intérieur du corps de l'élément de friction, plutôt que d'apparaître le long de ses parties périphériques radialement intérieure et extérieure Des concentrations thermiques élevées dans 10 ces dernières zones provoquent les différences indésirables affectant le coefficient de friction et mentionnées précédemment, ayant pour résultat un broutement lorsque des garnitures céramiques sont utilisées. Chaque élément 60 de friction est disposé de 15 façon à tourner sur le centre de rotation 12, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, comme indiqué par la flèche "R" Dans le sens de rotation indiqué, la garniture 46 de chaque élément 60 présente des bords 14 et 16 disposés radialement à l'avant et à l'arrière et elle comprend un axe central radial s'étendant circonférentiellement et passant par le centre de symétrie radiale de l'élément 60 Une sous-partie 20 ayant sensiblement la forme d'une "saucisse chaude" est située radialement à l'extérieur de l'axe central circonférentiel 18 alors qu'une sous-partie 22, légèrement plus petite,mais de forme similaire à celle de la sous-partie 20, est située radialement vers l'intérieur de l'axe central 18. Ces deux sous-parties sont représentées schématiquement sur la palette 9 de droite du disque 10 sur la figure 1. 30 Les sous-parties respectives 20 et 22 ont des massessupérieures, et donc des capacités calorifiques supérieures également, à celles de la sous-partie intermédiaire ou centrale 21 de la garniture 46 Les deux sous-parties 20 et 22 ont à la fois une symétrie radiale et une symétrie 35 circonférentielle et possèdent des axes centraux 24 et 26 (figure 2), respectivement, qui sont parallèles à l'axe central radial intermédiaire 18 Les limites réelles des sous-parties radialement intérieure et extérieure 20 et 22 par rapport à la sous-partie centrale 21 sont indiquées par des traits pointillés 23 sur la figure 1. Les bords 14 et 16 disposés radialement à l'avant et à l'arrière sont orientés symétriquement par rapport à l'axe de rotation 12 du disque rotatif mené 10. Ainsi, une ligne radiale 28 partant de l'axe de rotation 12 est tangente aux extrémités 15 du bord avant 14, tandis qu'une ligne radiale 30 partant du même centre 12 est tangente aux extrémités 17 du bord arrière 16. La sous-partie radialement extérieure 20 présente un tronçon de bord avant convexe 32 qui comprend l'une des extrémités précitées 15 Cette extrémité 15 est située à l'intersection de l'axe central 24 et de la ligne radiale 28 De façon similaire, la sous-partie radialement inté15 rieure 22 comprend un tronçon de bord avant convexe 34 qui présente une seconde extrémité 15 située à l'intersection de l'axe central 26 de la sous-partie inférieure 22 et de la ligne radiale 28 Entre les tronçons de bord avant convexes 32 et 34 se trouve un tronçon de bord avant 20 concave 36 positionné symétriquement par rapport à l'axe central intermédiaire 18, mais espacé de la ligne radiale 28 et ne s'étendant donc pas sur cette dernière. Des tronçons de bord arrière convexes 38 et 40 présentés par les sousparties radialement extérieure 25 et intérieure, au bord arrière radial 16,-présentent les mêmes caractéristiques que les bords avant convexes 32 et 34, par le fait qu'ils sont tous deux tangents symétriquement à une ligne radiale du bord arrière, dans ce cas la ligne 30 De même, un tronçon de bord arrière conca30 ve 42 s'étend entre les tronçons de bord arrière convexes 38 et 40, le tronçon 42 étant espacé de la ligne radiale tangente 30. Chaque garniture 46 de friction est de préférence liée à la plaque 44 de support Cette dernière est 35 de préférence réalisée en acier ou en toute autre matière classique de support La garniture 46 de friction de la forme préférée de réalisation est constituée d'une composition céramique frittée, bien que le concept de l'invention n'empêche pas l'utilisation de matières organiques classiques de friction Dans la forme de réalisation décrite, on utilise cependant avantageusement une céramique à base de cuivre, ayant une composition comprenant 70 à 80 % de 5 cuivre, principalement pour ses caractéristiques concernant la commodité de fabrication, bien que d'autres compositions céramiques ne soient pas exclues du cadre de l'invention Une telle matière de garniture frittée à base de cuivre est disponible dans le commerce sous les désignations 10 "S K Wellman M 4380 CB" et "Bendix R 6043 B". En se référant de nouveau à la figure 2, on peut voir aisément que l'axe central radialement intermédiaire 18 de la garniture 46 de friction s'étend circonférentiellement entre les tronçons concaves 36 et 42 du bord La longueur circonférentielle de la partie de l'axe central 18 s'étendant entre les bords 36 et 42 définit un arc qui est distinct des arcs définis par les longueurs circonférentielles respectives des lignes centrales 24 et 26 s'étendant entre les bords 32 et 38, et 34 et 40. En particulier, les arcs définis par les lignes centrales 24 et 26 des sous-parties s'étendent sur le même angle, qui est de-préférence égal à 40 dans la forme de réalisation de la figure 2 Par contre, l'arc intermédiaire défini par la ligne centrale 18 de la sous-partie intermédiaire 21 s'étend sur un angle pludpetit d'environ dans cette même forme de réalisation Il en résulte que la sous-partie 21 s'étend circonférentiellement sur un angle plus petit, donnant une longueur relativement plus courte à la partie intermédiaire ou radialement inter30 calée de la matière de garniture de friction et, par conséquent, soumettant cette partie intermédiaire à une température plus élevée que celle des sous-parties radialement intérieure et extérieure, en supposant une épaisseur constante de la garniture Dans la forme préférée de 35 réalisation, des ouvertures 48 pour rivets (figure 2) sont disposées symétriquement le long de la ligne centrale 18 radialement intermédiaire, ce'qui diminue encore la quantité de matière de garniture de friction de la sous- partie 21 et, par conséquent, la capacité calorifique de cette zone. Il est évident à l'homme de l'art que la souspartie 22 est soumise à la même charge de friction et donc à la même énergie calorifique que la souspartie 20, quand bien même la longueur de l'arc 26 de cette sous-partie est plus courte que celle de l'arc 24 Ceci est dû au fait que la vitesse de rotation de la plaque complémentaire de pression est relativement plus faible au niveau de l'arc 10 26 qu'à celui de l'arc 24 La vitesse relative augmente évidemment avec la distance à partir du centre 12 de rotation. Comme mentionné précédemment, la plaque 44 de support et la garniture 46 de friction ont une symétrie commune, bien que la plaque 44 de support soit légèrement plus grande que la garniture 46 de friction La forme préférée de réalisation telle que représentée présente une bordure ou un débordement circonférentiel 70 d'environ 1,6 mm En variante, le débordement 70 de la plaque 44 20 de support pourrait être élargi à environ 19 mm et les rivets 11 pourraient passer à travers cette partie en débordement de la plaque 44 de support au lieu de passer à travers la matière de la garniture de friction elle-même. Cette dernière forme de réalisation entre également dans 25 le cadre de 'invention Dans la forme préférée de réalisation de la garniture 46 de friction, tous les bords convexes 32, 34 38 et 40 ont une dimension commune, tous ces bords étant situés sur des rayons égaux, mais distincts 50 qui partent 30 d'un point central 52 de courbure situé sur l'une ou l'autre des lignes centrales 24 et 26 des sous-parties. Dans la forme préférée de réalisation, la ligne centrale 18 présente une dimension radiale, à partir du centre 12 de rotation, d'environ 12,5 cm mais cette dimension peut, 35 dans certaines formes de réalisation, être comprise entre 10 et 17,5 cm Dans cette plage de dimensions-radiales, un rayon préféré 50 est compris entre 12,5 et 16 mm, tandis qu'un rayon préféré pour les tronçons concaves 36 25511 57 et 42 des bords est compris dans la plage allant de 44,5 à 63,5 mm. Il convient également de noter que dans la forme préférée de réalisation, les bords avant et arrière 14 et 16 sont incurvés sur toute leur longueur afin de minimiser la présence de parties perpendiculaires à une ligne circonférentielle d'action par rapport à une plaque d'application de pression, de telles parties pouvant être autrement parallèles aux lignes radiales 28 et 30, res10 pectivement Dans la mesure ou chaque segment (à l'exception des points situés sur la ligne centrale 18) des bords avant et arrière est incurvé et qu'il forme donc un angle aigu avec la ligne d'action, la tendance à l'accumulation de matière de friction détachée le long de segments particuliers et donc la formation qui en résulte de poches thermiques localisées sont minimisées Cette courbure continue est donc très souhaitable pour éviter une détérioration localisée des bords des garnitures de friction. Il convient de noter que les garnitures 46 20 de friction de la forme préférée de réalisation de l'invention présentent des proportions avantageuses des distances relatives comprises entre les lignes centrales des sous-parties extérieure, intérieure et intermédiaire, et leurs bords situés radialement à l'intérieur et à l'exté25 rieur Ainsi, la dimension "A" (centre de 3 la figure 2) représente la distance comprise entre la ligne centrale intermédiaire 18 et les lignes centrales respectives 24 et 26 La distance comprise entre la ligne centrale 18 et le bord radialement intérieur 54 de la garniture de friction est indiquée en "B" De même, la distance comprise entre la ligne centrale 18 et le bord radialement extérieur 58 est de préférence égale à cette même distance et elle est également indiquée par la lettre "B" Dans la forme préférée de réalisation, le rapport de "A" à "B" 35 est de 0,6 Ainsi, la distance radiale "A" comprise entre l'une des lignes centrales 24 et 26 des sousparties et la ligne centrale intermédiaire 18 est de préférence égale à 60 % de la distance comprise entre 25511 '57 la ligne centrale intermédiaire 18 et l'extrémité correspondante, s'étendant circonférentiellement Ce dernier paramètre donne une caractéristique optimale de dissipation de la chaleur aux sous-parties intérieure et exté5 rieure 20 et 22 par rapport à la sous-partie intermédiaire ou intercalée 21, à condition que l'épaisseur de la garniture de friction soit constante. Enfin, en référence à la figure 3, on peut noter que dans la forme préférée de réalisation, les élé10 ments 60 sont montés par paires Les rivets 11 sont utilisés pour maintenir des paires d'éléments de friction complémentaires 60 assemblés symétriquement sur les faces opposées du disque 10, une paire d'éléments étant placée sur chaque palette 9 Il ressort également de la des15 cription précédente que les bords avant et arrière 14 et 16 sont interchangeables dans la mesure o l'invention est basée sur une symétrie Ainsi, en inversant le sens de la flèche "R" sur la figure 2, on obtient un bord avant 16 et un bord arrière 14. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'élément de friction décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Elément de friction conçu pour être monté sur un disque rotatif ( 10) d'embrayage présentant un centre ( 12) de rotation, ledit élément ( 60) étant caractérisé en ce qu'il comporte une garniture courbe ( 46) de friction présentant des bords radiaux avant et arrière ( 14, 16), une première ligne centrale circonférentielle ( 18) qui définit un arc s'étendant entre les bords avant et arrière, la garniture comportant en outre des sous-parties ( 20, 22) 10 situées radialement à l'extérieur et à l'intérieur et espacées radialement de la ligne centrale, chaque souspartie étant symétrique circonférentiellement et radialement et les deux sous-parties présentant des deuxième et troisième lignes centrales circonférentielles respectives 15 ( 24, 26) parallèles à la première ligne centrale qui est située entre elles, les deuxième et troisième lignes centrales des sous-parties respectives définissant des arcs espacés qui aboutissent auxdits bords radiaux de la garniture et à deux lignes ( 28, 30) partant radialement du centre de rotation, les arcs définis par les deuxième et troisième lignes centrales des sous-parties s'étendant sur un angle supérieur à celui sur lequel s'étend l'arc défini par la première ligne centrale intermédiaire. 2 Elément de friction selon la revendication 25 1, caractérisé en ce que les sous-parties situées radialement à l'extérieur et à l'intérieur comportent des tronçons de bords avant et arrière convexes ( 32, 34, 38, ) s'étendant radialement, chacun de ces tronçons de bordsétant disposé symétriquement par rapport à la ligne 30 centrale de l'une des sousparties, les tronçons de bords convexes dudit bord avant ayant des extrémités 15 qui coincident avec l'une ( 28) des deux lignes partant radialement du centre de rotation,et les tronçons de bords convexes du bord arrière ayant des extrémités ( 17) qui 35 coincident avec la seconde ( 30) des deux lignes. 3 Elément de friction selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des tronçons de bords avant et arrière concaves ( 36, 42), s'étendant radialement et situés entre les tronçons de bords convexes respectifs. 4 Elément de friction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bords avant et arrière sont continuellement courbes. 5 Elément de friction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque ( 44) de support et en ce que la garniture de friction est constituée d'une matière céramique frittée. 6 Elément de friction selon la revendication 10 5, caractérisé en ce que la garniture présente plusieurs ouvertures ( 48) pour rivets qui sont disposées symétriquement le long de la première ligne centrale intermédiaire. 7 Elément de friction selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des tronçons de bords 15 convexes présente un rayon égal à au moins 12,5 mm. 8 Elément de friction selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance radiale comprise entre la ligne centrale intermédiaire et l'une des lignes centrales des sous-parties extérieure et intérieure est 20 égale à environ 60 % de la distance radiale comprise entre la ligne centrale intermédiaire et un bord circonférentiel de ladite sous-partie. 9 Elément de friction selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière céramique comprend une 25 céramique à base de cuivre contenant de 70 à 80 % de cuivre. Assemblage de disque rotatif mené de friction, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de friction ( 60) disposés sur des faces opposées du disque ( 10) et conçus pour être montés sur ce dernier, le disque 30 présentant un centre de rotation ( 12) et chaque élément comprenant une garniture courbe ( 46) de friction qui présente des bords radiaux avant et arrière ( 14, 16), une première ligne centrale circonférentielle ( 18) qui définit un arc s'étendant entre les bords avant et arrière,ainsi que des 35 sous-parties ( 20, 22) situées radialement à l'extérieur et à l'intérieur et espacées chacune radialement de ladite ligne centrale, chaque sous-partie étant symétrique circonférentiellement et radialement et les deux sous-parties présentant des deuxième et troisième lignes centrales circonférentielles respectives ( 24, 26), parallèles à la première ligne centrale qui est placée entre elles, les deuxième et troisième lignes centrales des sous-parties respectives définissant des arcs espacés qui aboutissent aux bords radiaux de la garniture et à deux lignes ( 28, 30) partant radialement du centre de rotation, les arcs définis par les deuxième et troisième lignes centrales des sousparties s'étendant sur un angle supérieur à celui sur lequel 10 s'étend l'arc défini par la première ligne centrale intermédiaire. 11 Assemblage de disque rotatif mené de friction, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de friction ( 60) disposés sur des faces opposées du disque 15 et conçus pour être montés sur ce disque ( 10), ce dernier présentant un centre de rotation ( 12) et chaque élément comprenant une garniture courbe ( 46) de friction qui présente des bords radiaux avant et arrière ( 14, 16), une première ligne centrale circonférentielle ( 18) qui définit 20 un arc s'étendant entre les bords avant et arrière, ainsi que des sous-parties ( 20, 22) situées radialement à l'extérieur et à l'intérieur et espacées chacune radialement de l'axe central, chacune des sous-parties étant symétrique à la fois circonférentiellement et radialement et les deux 25 sous-parties présentant des deuxième et troisième lignes centrales circonférentielles respectives e 24, 26), parallèles à la première ligne centrale située entre elles, les deuxième et troisième lignes centrales des sous-parties respectives définissant des arcs espacés qui aboutissent aux bords radiaux de la garniture et à deux lignes ( 28, 30) partant radialement du centre de rotation, les arcs définis par les deuxième et troisième lignes centrales des sousparties s'étendant sur un angle supérieur à celui sur lequel s'étend l'arc défini par la première ligne centrale 35 intermédiaire, les sous-parties radialement extérieures et intérieures des garnitures de friction comportant des tronçons de bords avant et arrière convexes ( 32, 34, 38, 40) qui s'étendent radialement et qui sont situés chacun symétriquement par rapport à la ligne centrale de l'une des sous-parties, les garnitures de friction comportant en outre des tronçons de bords avant et arrière concaves ( 36, 42) qui s'étendent radialement et qui sont situés entre les tronçons de bords convexes respectifs, de manière que les bords avant et arrière présentent une courbure continue.