Brevet FR2681924A1 — publié le 19930402

-1- La présente invention concerne une pièce de friction sous la forme d'une pièce composite, comme une bande de frein, une garniture d'embrayage ou analogue, dans laquelle une couche de friction est disposée sur un support métallique. Des pièces de friction de ce genre sont connues par exemple sous la forme de bandes de frein d'après la demande de brevet allemand 41 32 421 ou le brevet des Etats- Unis 4 602 706 et comme garniture d'embrayage à friction en liaison avec un disque d'embrayage d'après le brevet allemand DE-AS 1 210 686 Dans ces pièces de friction, la couche de friction est respectivement reliée solidement à un support métallique, par exemple par un collage. La présente invention a pour objet des pièces de friction de ce genre, qui comportent une couche de friction liée solidement à la couche de support la couche de friction peut également être fixée par pression sous la forme d'une pièce de fabrication peu coûteuse En outre, dans le cas d'une couche de friction collée dont le positionnement correct doit être garanti, on doit faire en sorte, entre autres, qu'également la couche de friction encore cohérente et non affaiblie, soit simple à positionner Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce qu'au moins une couche est sectionnée au moins en grande partie à l'aide de rayons riches en énergie, comme un rayon laser, un rayon électronique ou un jet d'eau. En outre, l'invention concerne une garniture d'embrayage en forme d'anneau circulaire pour disques d'embrayage, comportant une couche de friction disposée sur un support métallique, comme cela est connu par exemple d'après le brevet allemand DE-AS 1 210 686 Des disques d'embrayage de ce genre, comportant -2- des garnitures annulaires de friction collées sur des tôles porteuses présentent l'inconvénient que, lors d'un échauffement de l'ensemble, les garnitures de friction et la plaque métallique de support se dilatent différemment de sorte qu'il se produit un effet de bimétal, d'o il résulte des tensions importantes Le problème, également à la base de l'invention, consistant à éliminer cet inconvénient a été résolu conformément à l'invention en ce que la couche de friction est enlevée ou sectionnée au moins en grande partie à l'aide de rayons riches en énergie, notamment à l'aide d'un rayon laser. Par l'incorporation de profils, qui assurent cette séparation, on obtient une compensation des différences de dilatation thermique. A cet égard, il s'est avéré particulièrement avantageux que les sectionnements, orientés radialement ou en forme de cordes, de la couche de friction en forme d'anneau circulaire s'étendent au moins approximativement sur sa dimension radiale A cet égard, on obtient la possibilité d'agencer les section- nements ou bien les profils incorporés dans la ou les couches correspondantes par de nombreuses manières, de telle sorte que par exemple, au moyen d'une disposi- tion géométrique déterminée, il soit possible de représenter des images ou des symboles pouvant former des logos de sociétés ou des marques de produits. L'invention concerne en outre une bande de frein de profil cylindrique se présentant sous la forme d'une pièce composite, sur la surface porteuse métallique de laquelle est disposée une couche de friction, comme cela est connu par exemple d'après le brevet des Etats-Unis 4 602 706 ou bien d'après la demande de brevet allemand 41 32 421. Des bandes de frein de ce genre sont réalisées dans la plupart des cas comme des bandes de frein à double enroulement et elles sont utilisées notamment dans des transmissions de véhicules automobiles à commande automatique et à convertisseur de couple, c'est-à-dire dans ce qu'on appelle des transmissions automatiques Dans de telles transmissions, un arbre mené est disposé entre le convertisseur de couple et une unité comportant un ou plusieurs tambours d'accouplement, qui sont entourés par les bandes de frein Ces bandes de frein remplissent, lors d'une commande correspondante, la fonction d'assister le changement de rapport et de commander le sens de rotation de l'arbre de sortie de la transmission. La présente invention a pour but de créer des bandes de frein de ce genre, qui permettent ou facilitent une fabrication précise et qui permettent en outre d'obtenir une sécurité de fonctionnement optimale et de longues durées de service. En outre, il doit être possible d'obtenir une très petite largeur d'intervalle de manoeuvre et par conséquent une surface de garniture de friction qui soit aussi grande que possible, en déterminant ainsi par exemple l'intervalle de manoeuvre de telle sorte que la bande de frein puisse être serrée et desserrée d'une manière parfaitement libre et sans frottement perturbateur. Ce résultat est obtenu conformément à la présente invention par le fait qu'au moins une couche de la pièce composite est sectionnée à l'aide de rayons riches en énergie, notamment à l'aide d'un rayon laser Il est ainsi possible par exemple de mettre en place sur le métal porteur une garniture de friction d'une seule pièce, qui n'a pas été fendue au préalable, c'est-à-dire qui est plus résistante à une déformation. -4- A cet égard, il peut être particulièrement avantageux que le sectionnement soit effectué à partir d'un côté de la couche de friction Ainsi il est possible de sectionner cette couche au moins prévue, par exemple dans une bande de frein, à l'aide d'un rayon laser en opérant radialement de l'intérieur vers l'extérieur Dans un tel processus de séparation, la tête du laser ou le dispositif de concentration du laser est situé dans le volume intérieur de la pièce cylindrique et il dirige le rayon riche en énergie sur la surface périphérique intérieure de cette pièce, de laquelle de la matière est alors enlevée ou bien qui constitue la zone radialement intérieure du sectionnement partant de là Dans le cas d'une bande de frein du type précité, la couche de friction est maintenue sur la surface périphérique cylindrique intérieure par exemple au moyen d'un collage Au moyen de ce sectionnement réalisé à partir du côté de la couche de friction, il est possible de fendre la couche de friction ou bien d'incorporer des profils dans cette couche sans endommager, ou seulement en influençant légèrement le support métallique. Il peut être particulièrement avantageux, dans le cas d'une pièce de friction du type défini ci-dessus, que la couche de friction soit enlevée au moins en partie dans un processus de brûlage, de fusion ou de sublimation, auquel cas lors d'un enlèvement par sublimation, le matériau, c'est- à-dire dans ce cas la couche de friction, est transfor- mée directement de l'état solide à l'état gazeux. Il peut être particulièrement avantageux à cet égard que l'enlèvement de la couche de friction soit effectué dans une atmosphère gazeuse inerte Il s'est avéré particulièrement avantageux que la couche au moins -5- prévue soit enlevée ou sectionnée au moins en majeure partie avec addition d'agents fluides En outre, il peut être avantageux d'enlever les résidus subsistant après l'enlèvement de la couche de friction au moyen d'un écoulement d'air ou d'azote, mais on peut également utiliser d'autres fluides appropriés, par exemple sous la forme de gaz sous pression ou bien à l'état liquide L'introduction d'un fluide peut à cet égard être effectuée aussi bien coaxialement qu'également avec inclinaison par rapport à l'axe du rayonnement riche en énergie. Dans une pièce de friction conforme à l'inven- tion, il peut s'avérer particulièrement avantageux de sectionner d'abord la couche de friction et ensuite la partie métallique de la pièce de liaison car il est ainsi possible de nettoyer la zone de sectionne- ment de résidus et d'éviter des dépôts qui pourraient autrement se former sur la surface de coupe A cet égard, il peut être avantageux que le support métallique après le sectionnement de la couche de friction et après un nettoyage éventuel de la zone de sépa- ration soit sectionné par un découpage au rayon laser avec addition d'oxygène L'addition d'oxygène au moyen d'un jet de gaz auxiliaire produit une réaction exothermique, qui accélère le processus de coupe et qui permet ainsi une augmentation de la vitesse d'avance En outre, ce jet de gaz fortement concentré entraîne les particules hors de la zone de brûlage dans la direction du jet et empêche ainsi la formation d'arches par de la matière de la pièce qui serait incomplètement éjectée de l'intervalle de coupe et qui se resolidifierait. Le sectionnement de la pièce de liaison peut être effectué d'une manière particulièrement avantageuse et permettant également de gagner du -6temps en faisant en sorte que d'abord la couche de friction, et ensuite le support métallique, soient sectionnés en une seule opération au moyen de deux rayons laser, auquel cas les dispositifs de concentra- tion des rayons laser sont disposés avec espacement mutuel ou bien sont intégrés dans une tête Les deux rayons peuvent être produits par division du rayonnement laser provenant d'un générateur ou bien également par deux générateurs indépendants. Dans un tel processus de mise en oeuvre, qui comporte plusieurs étapes d'exécution de l'opération globale de sectionnement aussi bien de la couche de friction que du support métallique dans une révolu- tion de la pièce de friction autour de la ou des têtes produisant les rayons laser, un rayon laser est situé à la suite de l'autre Il est également possible de maintenir la pièce composite en position fixe et de permettre une rotation des rayons laser, et qui sont orientés avec des angles au centre diffé- rents, c'est-à-dire avec un certain espacement dans une direction circonférentielle, par rapport à la pièce de friction, par exemple par rapport à la bande de frein, auquel cas un laser se déplace devant et l'autre le suit sur la même voie ou trajectoire. Pour d'autres applications, il peut cependant s'avérer judicieux que les deux couches de la pièce composite soient sectionnées ensemble par exemple au moyen d'un découpage par rayon laser sous haute pression La pression nécessaire à cet effet, qui est établie à l'aide du gaz de traitement, peut alors être comprise entre 18 xl O 5 Pa et 20 xl O 5 Pa, mais il est cependant possible d'utiliser également une pression de 30 xl O 5 Pa ou 40 xl O 5 Pa. En fonction de l'application envisagée, il est possible, pour la fabrication d'une pièce -7 de friction conforme à l'invention, d'utiliser un laser opérant de façon continue ou bien un laser opérant de façon pulsée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe partielle d'une pièce composite conforme à l'invention, les Figures 2 à 5 montrent la pièce de la Figure 1 dans laquelle ont été formés des rainures ou sectionnements de profondeurs différentes, les Figures 6 a-6 e sont des vues en plan de parties d'une pièce de friction, par exemple d'une garniture d'embrayage, comportant différentes formes de rainures et la Figure 7 est une représentation schémati- que d'une bande de frein. La pièce composite 1 représentée sur la Figure 1 comporte une couche de friction 2, qui est disposée sur un support métallique 3 Cette couche de friction 2 peut être par exemple une garniture de friction se composant d'une matière de liaison, d'une épaisseur de 0,1 à 5 mm ou plus, cette matière se composant d'une matrice avec ou sans résine phénoli- que et contenant des fibres, des matières de friction, de lubrification et de remplissage, mais cependant il est possible de disposer d'autres matériaux organi- ques et inorganiques sur le support métallique 3. Le support métallique 3 peut être fabriqué en métal allié ou non allié et avoir avantageusement une épaisseur de 0,1 à 6 mm Les valeurs indiquées servent simplement à l'explication de l'invention et elles ne limitent celle-ci en aucune manière aux plages -8- de valeurs indiquées. La couche de friction 2 peut être reliée d'une manière appropriée avec le support métallique 3, par exemple par liaison sous pression, par frittage ou bien au moyen d'une couche d'adhésif 4, auquel cas dans l'exemple représenté, on utilisera avantageuse- ment un adhésif à base de résine phénolique L'adhésif peut alors contenir un solvant ou bien être exempt de solvant et être déposé par exemple sous forme d'un liquide ou d'une poudre ou également sous forme d'une pellicule d'une épaisseur de 0,01 à 0,2 mm et être traité dans une plage de températures comprise entre la température ambiante et par exemple 300 'C. Sur la Figure 2 est représentée une rainure 5 dont la profondeur est plus petite que l'épaisseur de matière de la couche de friction 2 Cette rainure ou sectionnement 5 peut être effectuée jusqu'à toute profondeur appropriée de l'épaisseur de matière de la couche de friction 2, de telle sorte cependant que ni une couche d'adhésif 4 éventuellement existante, ni la surface du support métallique 3, ne soient endommagées Les rainures ou les sectionnements peuvent alors être réalisées avec toute largeur appropriée, cette largeur étant cependant avantageuse- ment supérieure à 0,01 mm. Sur la Figure 3 est représenté un sectionnement Sa pour lequel la profondeur de la rainure est dans l'essentiel identique à l'épaisseur de matière de la couche de friction 2 Dans cet exemple, la garniture de friction ou la couche de friction 2 est complètement sectionnée ou bien elle est complètement enlevée dans la zone de la rainure Sa, auquel cas dans cette zone également une couche adhésive existante 4 peut être enlevée en même temps, de sorte que la surface sousjacente du support métallique 3 est dégagée. -9- La rainure 5 b représentée sur la Figure 4 est produite par un enlèvement ou sectionnement séparé de la couche de friction 2 et de la couche adhésive 4 et par un enlèvement suivant de matière jusqu'à une profondeur appropriée de l'épaisseur de matière du support métallique 3 Toutes les rainures représentées dans les exemples peuvent être réalisées avec une largeur quelconque, celle-ci étant cependant de préférence supérieure à 0,01 mm. Sur la Figure 5 est représenté un sectionnement complet 5 c de la pièce composite 1, qui est créé par un enlèvement complet de la couche de friction 2, de la couche adhésive 4 et du support métallique 3 Cette séparation de la totalité de la pièce composite de même que la rainure 5 b de la Figure 4, être effectuée aussi bien dans une seule opération de coupe qu'également à l'aide de deux rayons laser se suivant mutuellement, un des rayons laser suivant l'autre sur le même trajet. Les Figures 6 a-e représentent des exemples de sectionnements 5 effectués dans des parties d'une pièce composite 1 ou de sa couche de friction 2. Du fait que les rainures ou sectionnements 5 peuvent avoir n'importe quel profil rectiligne ou incurvé, les Figures 6 a-e représentent seulement des exemples de réalisation Ainsi par exemple, dans le cas d'une garniture de friction 2 en forme d'anneau circulaire, les rainures 5 peuvent être orientées radialement vers l'extérieur ou bien également être réalisées en forme de cordes ou bien en forme de tangente à un cercle En outre, les rainures peuvent s'élargir radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire que leur section est modifiée Egalement sur la Figure 6 d est représentée une rainure 5 qui a une forme incurvée, dans ce cas une forme d'anneau circulaire Un tel -10- agencement, également à nouveau avec la possibilité d'un élargissement de section radialement vers l'exté- rieur, peut être réalisé de la même manière que le sectionnement 5 servant ici d'autre exemple géométri- que et qui est disposé en forme de V. La Figure 7 représente en vue en perspective et schématiquement la structure de principe d'une bande de frein 6, telle que celle connue par exemple d'après la demande de brevet allemand 41 32 421. Cette bande de frein 6 comporte une zone 7 de forme sensiblement cylindrique et elle est pourvue d'un premier et d'un second élément d'actionnement 8 et 9 espacés l'un de l'autre dans une direction circonférentielle Ces premier et second éléments d'actionnement 8 et 9 peuvent se présenter initialement sous la forme d'une seule pièce qui est fixée par exemple par soudage sur la surface périphérique extérieure de la bande de frein 6 et qui est ensuite sectionnée pour former les différents éléments d'action- nement Sur la surface périphérique intérieure de la zone de forme cylindrique 7 de la bande de frein 6 est disposée la couche de friction 10 La couche de friction peut être reliée, comme cela a déjà été décrit, de différentes manières avec le support métallique de base, c'est-à-dire avec la zone cylindri- que 7, en opérant par exemple par compression, par frittage ou par collage La pièce composite ainsi créée est pourvue, pour constituer une bande de frein à double enroulement, de fentes 11 qui s'étendent chacune sur la distance correspondant au plus grand angle au centre depuis le premier élément d'actionnement 8 jusqu'au second élément d'actionnement 9 Dans une zone du premier élément d'actionnement 8, les fentes 11 sont reliées au moyen d'une fente 12 s'éten- dant radialement Dans une zone du second élément -11- d'actionnement 9, les fentes 11 débouchent chacune dans des fentes 13 s'écartant axialement l'une de l'autre et qui sectionnent la délimitation axiale de la zone cylindrique 7 de la bande de frein 6. Les fentes 12 et 13 s'étendant dans une direction axiale ont une largeur augmentée de façon que les premier et second éléments d'actionnement 8 et 9 puissent se déplacer et l'un par rapport à l'autre dans une direction circonférentielle, ce qui permet de réduire le diamètre de la bande de frein et d'augmenter l'effet de freinage nécessaire. Les fentes 11 peuvent également être réalisées avec une plus grande largeur dans la zone des éléments d'actionnement 8 et 9 Les sectionnements nécessaires pour créer une bande de frein à double enroulement, c'est-à-dire les fentes en 11, 12 et 13, ainsi que le cas échéant les sectionnements nécessaires à réaliser dans la zone des éléments d'actionnement, sont produits dans ce cas en utilisant un procédé de découpage, qui fait appel à des rayons riches en énergie, notamment des rayons laser. Le sectionnement au moyen de rayons laser est effectué par exemple dans ce cas radialement de l'intérieur vers l'extérieur, c'est-à- dire à partir du côté de la garniture de friction 10 dans une direction orientée radialement vers l'extérieur jusqu'au sectionnement de la surface périphérique extérieure de la zone cylindrique 7 de la bande de frein 6 A cet effet, on peut utiliser deux disposi- tifs de concentration de laser qui sont décalés dans une direction circonférentielle de telle sorte que le premier rayon laser sectionne la garniture de frein 10 et que le second rayon laser, qui le suit sur le même trajet, sectionne la matière du support métallique, c'est-à-dire la zone cylindrique -12- 7 En outre, dans une autre opération, ou également en relation avec l'opération précédente, le processus de sectionnement peut être effectué dans la zone des éléments d'actionnement 8 et 9 mais cependant, il est également possible de sectionner ensemble toutes les couches de la pièce composite, c'est- à-dire de la bande de frein 6, par exemple au moyen d'un découpage par rayon laser sous haute pression. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits mais elle englobe notamment également des variantes, éléments et combinaisons, qui sont inventifs par exemple par une combinaison ou une modification de différentes particularités, ou éléments, ou étapes de procédé qui ont été décrits d'une façon générale dans la description et les formes de réalisation ainsi que dans les revendications et qui sont contenues dans les dessins et qui conduisent, au moyen de particula- rités pouvant être combinées, à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes, séquences d'étapes de procédé. Par exemple en fonction de l'agence- ment les ouvertures de sortie des rayons riches en énergie peuvent être disposées de façon fixe et la pièce à mettre en oeuvre peut être déplaçable par rapport à celles-ci ou bien également la pièce peut être située dans une position fixe et le sens des rayons peut être mobile et commandé. -13- REVENDICATIONS 1 Pièce de friction sous la forme d'une pièce composite, comme une bande de frein, une garniture d'embrayage ou analogue, dans laquelle une couche de friction est disposée sur un support métallique, caractérisée en ce qu'au moins une couche est sectionnée au moins en grande partie à l'aide de rayons riches en énergie, comme un rayon laser, un rayon électronique ou un jet d'eau. 2 Garniture de friction en forme d'anneau circulaire pour disques d'embrayage, comportant une couche de friction disposée sur un support métal- lique, caractérisée en ce que la couche de friction est sectionnée au moins en grande partie à l'aide de rayons riches en énergie, notamment à l'aide d'un rayon laser. 3 Garniture d'embrayage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les sectionnements, orientés radialement ou en forme de cordes, de la couche de friction en forme d'anneau circulaire s'étendent au moins approximativement sur sa dimension radiale. 4 Bande de frein de profil cylindrique en forme de pièce composite, sur la surface du support métallique de laquelle est disposée une couche de friction, caractérisée en ce qu'au moins une couche de la pièce composite est sectionnée à l'aide de rayons riches en énergie, notamment à l'aide d'un rayon laser. Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que le sectionnement est réalisé à partir du côté de la couche de friction. 6 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1, 4 ou 5, caractérisée en ce qu'au moins une des couches est sectionnée radialement vers l'extérieur à l'aide d'un rayon laser opérant de -14- l'intérieur. 7 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 6, caractérisée en ce que la couche de friction est enlevée au moins en partie dans un processus de sublimation ou de fusion. 8 Pièce de friction selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couche de friction est enlevée sous atmosphère gazeuse inerte. 9 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 8, caractérisée en ce qu'au moins une des couches est sectionnée au moins en grande partie avec addition d'agents fluides. Pièce de friction selon une des revendica- tions 7 à 9, caractérisée en ce que les résidus subsistant après le sectionnement de la couche de friction sont enlevés à l'aide d'un écoulement d'air ou d'azote. 11 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 10, caractérisée en ce que d'abord la couche de friction est sectionnée et ensuite le support métallique de la pièce composite est sectionné. 12 Pièce de friction selon la revendication 11, caractérisée en ce que le support métallique est sectionné à l'aide d'un découpage au laser avec addition d'oxygène. 13 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 12, caractérisée en ce que d'abord la couche de friction et ensuite le support métallique sont sectionnés dans une opération à l'aide de deux rayons laser. 14 Pièce de friction selon une des revendica- tions 1 à 12, caractérisée en ce que les couches de la pièce composite sont sectionnées ensemble au moyen d'un découpage par rayon laser sous une pression élevée. -15- Procédé de fabrication d'une pièce de friction selon une des revendications 1 à 14, caractérisé par l'utilisation d'un laser opérant de façon continue.5 16 Procédé de fabrication d'une pièce de friction selon une des revendications 1 à 14, caractérisé par l'utilisation d'un laser à fonctionne- ment pulsé.