Brevet FR2711754A1 — publié le 19950505

L'invention concerne une garniture de friction pour un embrayage à friction de véhicule automobile. Des garnitures de friction usuelles, pour embrayages à friction de véhicules automobiles, telles que celles qui sont par exemple divulguées par le document de brevet allemand 31 17 823, présentent un corps de garniture en forme de disque annulaire, qui renferme, noyé dans un liant, un enroulement de matériau en fil. Le matériau en fil peut englober un ou plusieurs filaments ou fibres en matières synthétiques ou matières naturelles, et peut, le cas échéant renfermer des fils métalliques. Les filaments ou fils peuvent, le cas échéant être torsadés entre-eux. Le liant, qui peut être constitué de résines ou matériaux similaires, peut renfermer en supplément, des charges, telles que par exemple un ciment de friction ou analogue, et solidarise les spires de l'enroulement de matériau en fil. Usuellement, le matériau en fil est imprégné par le liant, avant d'être déposé en plusieurs couches plates. Le corps de garniture ainsi fabriqué subit une compression à plat, sous une pression élevée, et est ensuite rectifié à l'épaisseur de disque souhaitée, et le cas échéant, à un diamètre intérieur et à un diamètre extérieur souhaités. Le matériau en fil est déposé de manière ondulée en direction périphérique, en vue d'augmenter la résistance du corps de garniture. Dans le cas des garnitures de friction usuelles, les zones d'inversion de sens des sommets d'onde et des creux d'onde se situent tous à proximité du diamètre intérieur ou du diamètre extérieur du corps de garniture en forme de disque annulaire, en se superposant de manière plus ou moins dense, tandis que les ondes sont plus éloignées les unes des autres, dans la région centrale du disque annulaire. Pour pouvoir comprimer suffisamment la zone centrale lors de la compression, les zones de bordure doivent être soumises à une pression excessive. Cela peut conduire à des dommages de compression sur le matériau en fil, ce qui réduit la vitesse de rotation d'éclatement de la garniture de friction. Pour éviter les surépaisseurs qui se produisent au niveau des bords du corps de garniture, en raison du mode d'enroulement usuel, la part du matériau en fil dans la composition globale du matériau du corps de garniture, est maintenue à un niveau relativement faible dans le cas des garnitures de friction usuelles, ce qui réduit toutefois à nouveau la vitesse de rotation d'éclatement. Le but de l'invention consiste à fournir une garniture de friction pour un embrayage à friction de véhicule automobile, qui d'une part est d'une fabrication simple, et présente d'autre part une vitesse de rotation d'éclatement élevée. L'invention se base sur une garniture de friction du type de celle mentionnée précédemment, comprenant un corps de garniture en forme de disque annulaire renfermant, noyé dans un liant, un enroulement de matériau en fil, dont les spires s'étendent de manière ondulée en direction périphérique et présentent des zones d'inversion de sens radialement intérieures et radialement extérieures situées sur des cercles concentriques. Le but de l'invention est atteint grâce à l'amélioration suivante, caractérisée en ce que les zones d'inversion de sens radialement intérieures et/ou radialement extérieures sont réparties pour chacune d'entre-elles sur des cercles concentriques de diamètres différents, les rayons de ces cercles se différenciant les uns des autres d'une valeur supérieure à l'épaisseur du matériau en fil. L'invention se base sur le raisonnement suivant, à savoir que la résistance du corps de garniture est influencée, d'une part par la répartition des points d'intersection de tronçons du matériau en fil, qui se croisent, et d'autre part par la répartition du poids par unité de surface du matériau en fil, sur la surface de disque du corps de garniture. Alors que des procédés d'enroulement usuels forment, au niveau du bord intérieur et du bord extérieur du corps de garniture, des zones d'enroulement dans lesquelles le matériau en fil s'étend sensiblement en direction périphérique, selon un grand nombre de portions de spires superposées, les zones d'inversion de sens d'une partie importante des spires sont, conformément à l'invention, déplacées vers la partie centrale du tore formé par le corps de garniture. Cela permet, non seulement d'améliorer la répartition des points d'intersection, mais également la répartition du poids par unité de surface, du matériau en fil. Il s'est avéré particulièrement avantageux que la forme des ondes et le rayon moyen de spire des spires soient choisis de manière telle, que la répartition du poids par unité de surface du matériau en fil soit au moins approximativement constante, aussi bien en direction radiale qu'en direction périphérique du corps de garniture. Il en résulte des propriétés particulièrement homogènes du corps de garniture, ce qui n'a pas pour dernier effet d'augmenter de manière considérable la vitesse de rotation d'éclatement du corps de garniture. Les points d'inversion de sens des creux d'onde et des sommets d'onde des spires individuelles, peuvent être répartis des manières les plus diverses, sur plusieurs rayons de cercle. Selon une première variante, l'enroulement comprend au moins deux groupes de spires, dont chacun est enroulé avec une amplitude d'ondulation constante et se répétant périodiquement, mais présentant toutefois des rayons moyens de spire différents. La grandeur de l'amplitude d'ondulation des spires, c'est à dire la distance radiale entre un creux d'onde et un sommet d'onde, peut être identique pour tous les groupes, mais peut également se différencier, au moins pour une partie des groupes, de l'amplitude d'ondulation d'autres groupes. En vue d'assurer une répartition du matériau en fil, la plus homogène possible en direction axiale du corps de garniture, des tronçons comprenant une ou plusieurs spires de différents groupes, alternent de préférence les uns les autres. Dans cette optique, il s'est par ailleurs avéré intéressant que des groupes de spires présentent, par paires, en direction périphérique, une même valeur de période, et s'étendent en opposition de phase, en vue d'obtenir un nombre le plus grand possible de points d'intersection. Selon une seconde variante, la grandeur de l'amplitude d'ondulation des spires et/ou la grandeur du rayon moyen de spire des spires, varient en direction périphérique, en se répétant périodiquement. Ici également, la grandeur de l'amplitude d'ondulation et/ou du rayon moyen de spire varient de manière ondulatoire, notamment de manière ondulatoire continue, en vue d'obtenir une répartition la plus homogène possible du matériau en fil dans le corps de garniture. Il apparaît également clairement que dans le cadre de l'invention, les spires individuelles du matériau en fil peuvent être constituées de plusieurs filaments et/ou fibres et/ou fils métalliques adjacents. Les filaments, fibres et ou fils métalliques peuvent être adjacents parallèlement, ou, le cas échéant, être torsadés les uns les autres. Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une partie sous forme de segment d'une garniture de friction destinée à un embrayage à friction de véhicule automobile; Fig. 2a à 2c un diagramme destiné à expliciter l'allure des spires de matériau en fil dans la garniture de friction; Fig. 3 une représentation schématique développée de l'allure des spires selon la figure 1; Fig. 4 et 5 des représentations schématiques développées de variantes de l'allure des spires. La figure 1 montre une partie sous forme de segment d'un corps de garniture 3 d'une garniture de friction pour un embrayage à friction de véhicule automobile, corps qui, par ailleurs, se présente sous la forme d'un disque annulaire plat, à symétrie de révolution par rapport à un centre 1. Le corps de garniture 3 renferme, noyé dans un liant non représenté plus en détail, un enroulement de matériau en fil, dont les spires s'étendent de manière ondulée en direction périphérique, comme cela est indiqué de manière générale, par des lignes 5. Comme cela est représenté de manière démarquée pour la spire 5', en trait gras continu, pour une meilleure clarté, et de manière représentative pour toutes les autres spires, chaque spire possède des zones d'inversion de sens radialement intérieures 7 et des zones d'inversion de sens radialement extérieures 9, qui se succèdent alternativement en direction périphérique et forment, des "creux d'onde et des sommets d'onde". Les zones d'inversion de sens radialement intérieures 7 se situent, pour l'exemple de la spire 5', sur un rayon intérieur ri constituant simultanément la limite intérieure du corps de garniture, tandis que les zones d'inversion de sens radialement extérieures 9 se situent sur un rayon r'a qui est supérieur au rayon ri, mais toutefois inférieur à un rayon ra définissant la limite radiale extérieure du corps de garniture 3. Comme le laisse entrevoir au mieux le développement linéaire du modèle d'enroulement du corps de garniture 3, sur la figure 3, les spires 5' présentent une valeur de période L constante, qui, rapportée au système de coordonnées angulaires de la figure 1 ne divise un cercle complet, qu'avec un reste /\L, de sorte qu'il s'établit de spire en spire, un décalage de phase correspondant à /\L, des zones d'inversion de sens 7 et 9. L'enroulement du corps de garniture 3 renferme plusieurs groupes de spires 5. Dans l'exemple de réalisation représenté, en plus du groupe des spires 5', est prévu un second groupe de spires 5", dont les zones d'inversion de sens radialement intérieures 7 se situent sur un rayon r'i autour du centre 1, qui est supérieur au rayon ri, mais toutefois inférieur aux rayons r'a et ra. Les zones d'inversion de sens radialement extérieures 9 des spires 5" se situent sur le rayon ra. Dans l'exemple de réalisation représenté, les deux groupes de spires 5' et 5" présentent une amplitude d'ondulation de même grandeur, c'est à dire que les valeurs des différences r'a - ri et ra - r'i sont de même grandeur, les rayons moyens de spire r01 des spires 5' et r02 des spires 5" étant toutefois de grandeurs différentes et se différencient l'un de l'autre d'une valeur supérieure à l'épaisseur du matériau en fil utilisé pour l'enroulement. Les spires 5" présentent également entre-elles une valeur de période identique et correspondant à celle des spires 5', de sorte que là également, il s'établit de spire en spire un décalage de phase, comme le laisse entrevoir la figure 3. Les spires ' et 5" sont, en outre, disposées de manière telle, qu'elles soient radialement en regard les unes des autres, en opposition de phase, pour de cette manière obtenir un nombre particulièrement élevé de points d'intersection. Le schéma d'enroulement explicité précédemment, permet d'assurer que les zones d'inversion de sens radialement intérieures 7 des deux groupes de spires 5' et 5" se situent sur des cercles concentriques, dont les rayons ri et r'i se différencient d'une valeur supérieure à l'épaisseur du matériau en fil utilisé pour l'enroulement, et notamment de plus d'un multiple de cette épaisseur. Il en est de même en ce qui concerne les zones d'inversion de sens radialement extérieures 9 des deux groupes de spires 5' et 5", qui sont situées sur des cercles de rayons r'a et ra se différenciant d'une valeur supérieure à l'épaisseur du matériau en fil. De cette manière, une partie des zones d'inversion de sens sont déplacées de la zone de bordure du corps de garniture 3, vers la zone centrale de son tore, ce qui conduit à une répartition plus uniforme sur la surface, des points d'intersection des spires, et notamment à une répartition plus uniforme du poids par unité de surface, du matériau en fil, aussi bien en direction radiale, qu'en direction périphérique du corps de garniture 3. La répartition plus uniforme du poids par unité de surface, d'une part diminue le risque de détériorations sur le matériau en fil lors de la compression du corps de garniture 3 au cours de sa fabrication, et ce mode de configuration de l'enroulement permet par ailleurs, une part plus élevée que jusqu'à présent, de matériau en fil. Ces deux propriétés conduisent à des vitesses de rotation d'éclatement plus élevées que jusqu'à présent. Comme le laisse entrevoir la figure 2a pour une demi-période de l'onde d'une spire individuelle 5, les zones d'inversion de sens 7, 9 s'étendent pratiquement tangentiellement, respectivement au diamètre intérieur ri et au diamètre extérieur ra, tandis que la spire 5 croise de manière oblique le diamètre moyen de spire r0, comme cela est indiqué en 11. Dans la zone du diamètre radialement intérieur ri, la spire 5 traverse avec une longueur li, un incrément radial /\r. Les longueurs de spire correspondantes 1a pour le rayon extérieur ra et 10 pour le rayon moyen de spire r0 sont visibles en la et 10. Comme la longueur 10 est inférieure aux longueurs li et la, il en résulte, comme le montre la figure 2b pour la spire individuelle selon la figure 2a, dans la direction radiale r du corps de garniture 3, une répartition du poids d par unité de surface, du matériau en fil, qui présente un minimum entre le rayon intérieur riet le rayon extérieur ra. La figure 2b montre de manière schématique, l'allure du poids d par unité de surface pour un enroulement de type usuel, pour lequel les zones d'inversion de sens 7, 9 se situent toutes à proximité respectivement du bord radialement intérieur et du bord radialement extérieur du corps de garniture, de sorte que dans la zone de la bordure, le poids par unité de surface du matériau en fil est relativement élevé, ce qui peut conduire aux détériorations de compression évoquées précédemment. La figure 2c montre selon une représentation également schématique, que grâce à la superposition des deux groupes de spires décalés radialement l'un par rapport à l'autre, le poids par unité de surface, du matériau en fil, peut être réduit dans la zone du bord radialement intérieur et dans la zone du bord radialement extérieur du corps de garniture, et peut être augmenté dans la zone centrale intermédiaire. Par un dimensionnement approprié des deux groupes de spires, le cas échéant également par d'autres groupes de spires, il est possible d'obtenir une allure approximativement constante du poids par unité de surface, aussi bien sensiblement en direction radiale qu'en direction périphérique du corps de garniture 3. 7I1 est évident que les spires 5' et 5" sont enroulées périodiquement de manière alternée, chacune selon un nombre de spires déterminée à l'avance, en vue d'obtenir une composition homogène de l'enroulement. Chaque spire 5 peut être constituée par un seul filament, par une seule fibre ou bien également par un seul fil métallique. Le cas échéant, l'un ou plusieurs de ces filaments, fibres ou fils métalliques peuvent être torsadés entre-eux. Il est toutefois également évident, que, comme cela est indiqué en 13 sur la figure 3, le cas échéant, plusieurs de ces filaments, fibres ou fils métalliques individuels ou torsadés les uns les autres, peuvent être déposés de manière étroitement adjacente et parallèlement les uns aux autres, en une seule opération, pour former ainsi en commun, une seule spire. Dans la suite seront explicités des variantes de schémas d'enroulement, qui permettent également une répartition plus uniforme du poids par unité de surface du matériau en fil, aussi bien dans la direction radiale que dans la direction périphérique du corps de garniture. Des composants ayant la même action sont désignés par les repères du mode de réalisation précédemment explicité. La figure 4 montre une variante d'un corps de garniture 3, dans lequel une spire 5 s'étendant de manière ondulée en direction périphérique, est déposée sur l'enroulement, en présentant une amplitude d'ondulation constante, mais toutefois le long d'un rayon moyen de spire r0 s'étendant de manière ondulée dans la direction périphérique. Les zones d'inversion de sens intérieures 7 se situent ainsi sur un rayon intérieur r'i variant également de manière ondulée en direction périphérique, tandis que les zones d'inversion de sens extérieures 9 suivent un rayon extérieur r'a s'étendant de manière ondulée en direction périphérique. La différence r'a - r'i reste toutefois constante, le rayon intérieur r'i et le rayon extérieur r'a venant, alternativement en direction périphérique, au contact du rayon ri du bord intérieur du corps de garniture 3, et du rayon ra du bord extérieur du corps de garniture 3. Dans le cas de cette variante, la longueur de l'onde est également choisie de manière telle, qu'il s'établisse un décalage en direction périphérique entre des spires successives. La figure 5 montre une variante d'un schéma d'enroulement, selon lequel les spires 5 sont déposées sur l'enroulement, autour d'un rayon moyen de spire r0 restant constant, en présentant une amplitude d'ondulation variant de manière ondulée en direction périphérique. Les zones d'inversion de sens intérieures 7 suivent ici la courbe-enveloppe 15 du rayon intérieur r'i, s'étendant de manière ondulée et entrant périodiquement en contact du rayon ri du bord intérieur du corps de garniture 3. Il en est de même en ce qui concerne les zones d'inversion de sens extérieures 9 de la spire 5, qui suivent l'allure d'un rayon extérieur r'a formant également une courbe-enveloppe des zones d'inversion de sens 9. Cette courbe-enveloppe entre également périodiquement en contact du rayon ra du bord extérieur du corps de garniture 3. La longueur de l'onde de la spire 5 est à nouveau choisie de manière telle, que des spires successives soient décalées les unes par rapport aux autres dans la direction périphérique. Il est évident qu'il est également possible, pour les variantes des figures 4 et 5, de prévoir plusieurs groupes de spires, qui peuvent se différencier de groupe à groupe, par des rayons moyens de spire différents ou par des amplitudes d'ondulation différentes, mais également par des longueurs d'onde différentes de l'allure du rayon moyen de spire ou de l'amplitude d'ondulation, de forme ondulée, et de préférence variant de manière ondulatoire continue pour les deux variantes. Ici également, les spires des groupes alternent les unes les autres, de préférence de manière périodique. Le matériau en fil des modes de réalisation précédemment évoqués, peut présenter une configuration usuelle, et peut par exemple être constitué par des filaments ou des fibres, ou bien également des fils métalliques torsadés les uns entre les autres de manière continue. Les filaments ou les fibres peuvent être réalisés en matière synthétique ou naturelle, telles que par exemples du verre, des fibres acryliques, ou des fibres de viscose, des fibres aramides, de polyester, de coton, de jute, de sisal ou de ramie. Les fils métalliques peuvent être réalisés en laiton, cuivre, zinc ou aluminium. A la place de fibres continues, il est également possible d'utiliser des tronçons de fibres. Les matériaux peuvent être torsadés les uns les autres avec jusqu'à 120 spires par mètre. Le diamètre des fils individuels peut varier de 0,5 mm à 5 mm. Avant l'enroulement, les filaments torsadés les uns les autres sont avantageusement revêtus au préalable d'une résine liquide, et sont ensuite imprégnés d'un revêtement de résine du type gomme, et de ciment de charge organique. Lors du dépôt du matériau en fil, le fil imprégné est avantageusement déposé en couches sur l'enroulement, avec une déviation transversale de forme sinusoïdale, en se référant à des coordonnées angulaires, chaque couche pouvant renfermer entre 2 et 360 déviations "sinus". Il est évident que l'allure de forme ondulée peut également se rapprocher d'une allure de forme triangulaire, pour laquelle la spire s'étend de manière sensiblement rectiligne entre ses zones d'inversion de sens. Suivant la configuration du support de garniture, celle-ci peut comprendre de 1 à 20 couches déposées de la manière évoquée précédemment. les ondes des spires peuvent, par exemple, varier entre un rayon ri de 30 mm jusqu'à un rayon ra de 250 mm. REVENDICATIONS. 1. Garniture de friction pour un embrayage à friction de véhicule automobile, comprenant un corps de garniture (3) en forme de disque annulaire renfermant, noyé dans un liant, un enroulement de matériau en fil, dont les spires (5) s'étendent de manière ondulée en direction périphérique, et présentent des zones d'inversion de sens radialement intérieures (7) et radialement extérieures (9) situées sur des cercles concentriques, caractérisée en ce que les zones d'inversion de sens radialement intérieures (7) et/ou radialement extérieures (9) sont réparties pour chacune d'entre-elles sur des cercles concentriques de diamètres différents, les rayons de ces cercles se différenciant les uns des autres d'une valeur supérieure à l'épaisseur du matériau en fil. 2. Garniture de friction selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enroulement comprend au moins deux groupes de spires (5', 5"), dont chacun est enroulé avec une amplitude d'ondulation constante et se répétant périodiquement, mais présentant toutefois des rayons moyens de spire différents. 3. Garniture de friction selon la revendication 2, caractérisée en ce que des tronçons comprenant une ou plusieurs spires de différents groupes, alternent les uns les autres. 4. Garniture de friction selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que des groupes de spires (5', 5") présentent, par paires, en direction périphérique, une même valeur de période (L), et s'étendent en opposition de phase. 5. Garniture de friction selon la revendication 1, caractérisée en ce que la grandeur de l'amplitude d'ondulation des spires (5) et/ou la grandeur du rayon moyen de spire (r0) des spires (5) varient en direction périphérique, en se répétant périodiquement. 6. Garniture de friction selon la revendication 5, caractérisée en ce que la grandeur de l'amplitude d'ondulation et/ou du rayon moyen de spire (r0) varient de manière ondulatoire, notamment de manière ondulatoire continue. 7. Garniture de friction selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les spires individuelles (5) du matériau en fil sont constituées de plusieurs filaments et/ou fibres et/ou fils métalliques adjacents. 8. Garniture de friction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la forme des ondes et le rayon moyen de spire des spires, sont choisis de manière telle, que la répartition du poids par unité de surface (d) du matériau en fil soit au moins approximativement constante, aussi bien en direction radiale qu'en direction périphérique du corps de garniture (3).