Brevet FR2555265A1 — publié le 19850524

La présente invention est relative à un matériau de friction composite pour la constitution de la surface/à frottement sec de paliers ou de rotules. Pour permettre le déplacement relatif de deux pièces mécaniques, il est connu de réaliser des paliers ou des rotules à frottement sec, évitant l'utilisation de roulements à billes qui, outre leur poids relativement élevé, présentent l'inconvénient majeur de nécessiter un graissage permanent. De plus les roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux nécessitent un usinage de haute précision et sont par consequent très coûteux à fabriquer. Les paliers secs sont en général constitués d'un matériau ayant un faible coefficient de frottement, interposé entre les parties relativement mobiles. Depuis la réalisation la plus simple d'un tel palier sec sous la forme d'un simple manchon anti-friction, on a réalisé la surface anti-friction sous une forme composite dans laquelle un matériau ayant un faible coefficient de frottement est réparti et noyé au sein d'une matrice en une résine thermodurcissable ou thermoplastique. Ces paliers à frottement sec peuvent être réalisés par exemple comme décrit dans le brevet français nO 69/45451 (2.031.021) qui a pour objet un coussinet destiné essentiellement à l'industrie automobile et fait d'une plaque de résine polyimide dans laquelle sont ménagées des cavités qui sont ensuite remplies d'un mélange de polytétrafluoroéthylène et de plomb. Une telle réalisation est de fabrication compliquée et donc coûteuse et de plus ne se prête pas à une production industrialisée. On connait également un type de palier ou de rotule à frottement sec dont la surface de frottement composite est un coussinet formé par des bâtonnets de polytétrafluoroéthylène noyés dans une matrice en une résine thermodurcissable. Dans ce dernier cas5 il est extrêmement difficile et par conséquent également coûteux d'obtenir une répartition uniforme des bâtonnets anti-friction au sein de la matrice. On a cependant obtenu ainsi un palier ayant un poids spécifique très faible et une durée de vie en service liées liées notablement améliorée, ces propriétés étant/à la répartition des bâtonnets dans la matrice. L'invention a pour but de réaliser un tel coussinet composite à frottement sec dans lequel les bâtonnets ou autres éléments en matière anti-friction sont parfaitement répartis au sein de la matrice en résine, et de fournir un procédé permettant la fabrication industrielle de ce coussinet. Elle a pour objet à cet effet un coussinet de friction en matériau composite pour palier ou/et rotule à frottement sec, du type comprenant des éléments à faible coefficient de frottement noyés dans une matrice en résine thermodurcissable, caractérisé en ce-que lesdits éléments à faible coefficient de frottement, sous forme de bâtonnets, particules ou autres sont solidaires d'un voile mince qui les relie et les maintient, ce voile étant noyé dans ladite matrice. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits éléments, bâtonnets ou autres formations sont yenus de matière par moulage avec le voile, en saillie sensiblement perpendiculairement sur les deux faces de celui-ci et sont régulièrement répartis sur celles-ci. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la hauteur totale desdits éléments, bâtonnets ou autres, mesurée de part et d'autre du voile est égale à l'épaisseur totale du coussinet de frottement fini désiré. D'une façon avantageuse le voile est percé d'ouvertures entre lesdits éléments. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un coussinet composite pour palier ou rotule à frottement sec tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on forme par exemple par moulage une feuille, ou voile mince, en une matière à faible coefficient de frottement, ce voile présentant sur ses deux faces des formations en saillie dont la hauteur totale-mesurée de part et d'autre dudit voile est égale à l'épaisseur du coussinet fini désiré, et présentant des trous entre lesdites formations, on forme le voile à la forme voulue et on le noie dans une matrice en résine de telle sorte que lesdites formations en saillie affleurent à la surface de la matière de la matrice. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un morceau d'un voile comportant des formations en saillie sur ses deux faces, utilisé pour la fabrication d'un palier composite à frottement sec suivant l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'-un palier composite à frottement sec suivant l'invention. La figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle en coupe suivant la ligne a-a de la figure 2. En ce référant plus particulièrement à la figure 1, on a réalisé par moulage (par injection sous pression ou autrement) une feuille, ou voile mince 2 en une matière à faible coefficient de frottement, par exemple en polytétrafluoroéthylène, ce voile comportant sur ses deux faxes opposées des formations en saillie qui, suivant l'exemple représenté, sont des cylindres ou bâtonnets 3 qui font saillie également de part et d'autre du voile 2 et suivant cet exemple sensiblement perpendiculairement à celui-ci. Ces bâtonnets présentent des faces d'extrémité planes 4 et sont régulièrement répartis, avantageusement en quinconces, comme représenté, sur les deux faces du voile 2. Ce voile 2 comporte en outre des trous 5 également répartis entre les bâtonnets 3 et dont la fonction apparaltra dans la suite de la présente description. En se référant à la figure 2, qui montre un coussinet composite pour palier à frottement sec suivant l'invention, on voit qu'on a formé avec l'élément représenté à la figure 1, un manchon cylindrique fermé sur lui-même qui a été noyé dans une matrice 6 en une résine appropriée, par exemple une résine thermodurcissable de façon connue. La formation de cette matrice peut être facilement réalisée par moulage, les trous 5 assurant la communication entre les deux faces du voile 2 et permettant la formation de ponts reliant entre elles les parties de la matrice situées de part et d'autre du voile 2. La figure 3 montre a plus grande échelle la répartition de la résine constituant la matrice 6 entre les bâtonnets 3 et la formation des ponts à travers les trous de passage 5 entre les bâtonnets 3. La figure 3 montre également que les faces planes 4 des bâtonnets 3 affleurent à la surface de la résine constituant la matrice 6, les faces d'extrémité des bâtonnets en matière à faible coefficient de frottement étant ainsi en contact avec les organes en rotation relative. On comprend que les formations en saillie sur les faces opposées du voile 2 peuvent être réalisées sous une autre forme quelconque sans pour autant s'écarter du cadre de l'invention5 par exemple des plots de section polygonale, des cylindres ou autres dont les dimensions et la répartition sont déterminées en fonction de l'application envisagée pour le palier et des niyeaux de sollicitation rencon trés. Dans l'exemple représenté dans lequel les formations sont des bâtonnets (ou des plots, suivant leur diamètre et leur hauteur au-dessus du plan du voile), leurs dimensions et leur pas sont déterminés par les dimensions du palier. De nombreux essais ont démontré les propriétés très avantageuses de glissement et de résistance à l'usure des paliers composites à frottement sec suivant l'invention par rapport aux paliers de ce type ou aux matériaux connus utilisés jusqu'à présent. On comprend que le voile comportant les bâtonnets venus de matière par moulage peut être très facilement fabriqué en grandes quantités avec un faible prix de revient notamment par moulage par injection sous pression. De meme l'opération consistant à enrouler en cylindres des portions de voile5 à les disposer dans des moules et à les noyer dans une résine appropriée est facile et rapide et se prête à production en grandre série. REVENDICATIONS 1. Coussinet de friction en matériau composite pour palier ou rotule à frottement sec, du type comprenant des éléments à faible coefficient de frottement noyés dans une matrice en une résine thermodurcissable, caractérisé en ce que lesdits éléments à faible coefficient de frottement, sous forme de bâtonnets (3), plots, particules ou autres formations sont solidaires d'un voile mince (2) qui les relie et les maintient, ce voile étant noyé dans ladite matrice (6). 2. Coussinet de friction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments, bâtonnets (3) ou autres sont venus de matière par moulage avec le voile (2), en saillie sur les deux faces de celui-ci, et sont régulièrement répartis sur celles-ci. 3. Coussinet de friction suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur totale desdits éléments, bâtonnets (3) ou autres, mesurée de part et d'autre du voile (2) est égale à l'épaisseur totale du coussinet fini désiré. Li. Coussinet de friction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments, bâtonnets (3) ou autres sont répartis en quinconces sur les deux faces du voile (2). 5. Coussinet de friction suivant lune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces d'extrémité desdits éléments (3) affleurent à la surface de la matrice (69. 6. Coussinet de friction suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit voile (2) est percé de trous (5) entre lesdits éléments (3), ces trous (5) constituant des passages à travers lesquels s'étendent des ponts reliant entre elles les parties de la matrice (6) de part et d'autre du voile (2). 7. Coussinet de friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits éléments (3) font saillie sur le voile sensiblement perpendiculairement à celui-ci. 8. Procédé de fabrication d'un coussinet de friction composite pour palier ou rotule à frottement sec tel que défini suivant l'une quelconque des reyendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on forme, par exemple par moulage, une feuille ou voile (2) en Une matière à faible coefficient de frottement, ce voile (2) présentant sur ses deux faces des formations (3) en saillie dont la hauteur totale mesurée de part et d'autre dudit voile (2) est égale à l'épaisseur du coussinet fini désiré, et présentant des trous (5) entre lesdites formations (3), on forme ledit voile à la forme voulue (2) et on le noie dans une matrice (6) en résine, de telle sorte que lesdites formations (3) en saillie affleurent à la surface de la matrice (6).