Brevet FR2800432A1 — publié le 20010504

"Garniture de frottement et procédé de fabrication d'une telle garniture" La présente invention concerne les garnitures de frottement. Les garnitures de frottement, telles que par exemple celles qui, supportées par un support métallique, entrent dans la composition d'un disque de friction associé à un mécanisme d'embrayage, notamment pour véhicule automobile, sont en général constituées d'un matériau homogène, lequel matériau assure non seulement les propriétés de frottement des garnitures de frottement mais également la tenue mécanique de leur fixation sur leur support. Comme on le comprend, les meilleures performances pour assurer, d'une part, le frottement et, d'autre part, la tenue mécanique de la fixation nécessiteraient des matériaux de constitutions différentes. Par ailleurs, le matériau destiné à assurer le frottement est en général plus noble donc plus onéreux que celui qui doit assurer la fixation; dès lors, dans une garniture de frottement constituée d'une seule pièce, la partie de fixation de cette garniture de frottement grève d'autant plus le prix de revient de la garniture qu'elle est mise ensuite au rebut, après usure normale de la garniture; cette partie mise au rebut n'est pas toujours négligeable, notamment lorsque, par exemple, la garniture de frottement est fixée sur son support par des rivets, comme c'est le cas des garnitures de frottement d'un disque d'embrayage cité ci-dessus, la hauteur de cette partie mise au rebut étant au moins égale au double de la hauteur des têtes des rivets. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de réaliser une garniture de frottement en deux couches, une couche dite de friction et une couche dite de fixation, les deux couches étant assemblées l'une à l'autre, en général par collage; cette opération d'assemblage présente l'inconvénient d'être, d'une part, onéreuse et, d'autre part, difficile à réaliser compte tenu du comportement différent des deux couches lors de l'assemblage, lesquelles ont notamment des coefficients de dilatation différents. L'invention a pour objet une garniture de frottement à au moins deux couches, de friction et de fixation, facile à réaliser. Selon l'invention, une garniture de frottement du genre ci-dessus est caractérisée par le fait que les couches sont d'une seule pièce en étant constituées d'une matrice commune et de fibres, les fibres de la couche de friction étant un mélange de fibres acryliques et de fibres de verre et celles de la couche de fixation uniquement des fibres de verre. Grâce à cette disposition, la couche de friction permet à la garniture d'assurer ses fonctions de frottement et la couche de fixation, à caractéristiques de frottement moindres mais à tenue mécanique supérieure, permet d'assurer une bonne fixation de la garniture sur son support, la matrice commune ne posant aucun problème de dilatation différentielle lors de la fabrication de la garniture de frottement. Avantageusement, la matrice commune constitue 50 à 56 pour cent en poids de la garniture. De préférence, les fibres autant de la couche de friction que celles de la couche de fixation sont des fibres en fil continu. La garniture de frottement peut contenir 2 à 14 pour cent en poids de fibres acryliques dans la couche de friction. La garniture de frottement peut contenir 5 à 40 pour cent en poids de fibres de verre dans la couche de friction. De préférence, la garniture de frottement contient 8 à 40 pour cent en poids de fibres de verre en fils dans la couche de friction. De préférence, la garniture de frottement contient jusqu'à 60 pour cent en poids de fibres de verre en fils dans la couche de fixation. La garniture de frottement peut contenir également 0,1 à 10 pour cent en poids de fil de cuivre dans la couche de friction. La couche de friction peut être composée de plusieurs couches, dites ciaprès sous-couches de friction, constituées de la matrice commune et de fibres en quantité pouvant varier d'une sous-couche à l'autre avantageusement, cette variation, progressive, conduit à des caractéristiques de frottement progressivement diminuées depuis la souscouche externe vers la dernière sous-couche interne en sorte qu'elles sont adaptées aux variations de la puissance maximale à transmettre au cours de la vie de l'embrayage, celle-ci diminuant dans le temps avec l'usure des matériaux. Comme on le comprend, grâce à cette disposition, le prix de revient de la garniture est par ailleurs encore diminué. Avantageusement, la matrice commune comprend une résine phénoplaste, telle que la résine novolaque, une résine mélamine, du noir de carbone, du soufre et du sulfate de baryum. Dans ce qui suit, les pourcentages indiqués sont des pourcentages du poids total de la garniture. De préférence, la garniture de frottement contient 5 à 17 pour cent en poids de résine phénoplaste. De préférence, la garniture de frottement contient 4 à 1 1 pour cent en poids de résine mélamine. De préférence, la garniture de frottement contient 4 à 7 pour cent en poids de noir de carbone. De préférence, la garniture de frottement contient 1,5 à 7 pour cent en poids de soufre. De préférence, la garniture de frottement contient 5 à 13 pour cent en poids de sulfate de baryum. La matrice commune peut comprendre en outre de la potasse, par exemple au plus 2 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du latex, par exemple au plus 12 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du caoutchouc, par exemple au plus 25 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du silicate de magnésium, par exemple au plus 1 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du carbonate de calcium, par exemple au plus 2 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du kaolin, par exemple au plus 2 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre du graphite, par exemple au plus 5 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre une résine phénolique, par exemple au plus 1 pour cent en poids. La matrice commune peut comprendre en outre de l'oxyde de fer, par exemple au plus 1 pour cent en poids. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle garniture selon lequel des charges fibreuses sont disposées dans une matrice commune selon deux couches distinctes, l'ensemble étant ensuite soumis à une cuisson sous presse. Par exemple, une couche est obtenue par mise en forme d'un fil pré- imprégné d'un ciment constitué de la matrice commune. Dans les exemples qui suivent, les pourcentages indiqués sont également des pourcentages du poids total de la garniture. Selon un premier exemple, la matrice commune a la composition suivante Résine phénoplaste novolaque 5 % Potasse 1,3 % Mélamine 10 % Latex 11,8 % Noir de carbone 6 % Soufre 6 % Sulfate de baryum 12 % Carbonate de calcium 2 % Des résultats identiques sont obtenus quel que soit le type de latex, styrène-butadiène ou nitrile-butadiène. La couche de friction contient 2,5 % de fibres acryliques, 20 % de fibres de verre et 0,5 % de fils de cuivre. La couche de fixation contient 23 % de fibres de verre. Selon un deuxième exemple, la matrice commune a la composition suivante: Résine phénoplaste novolaque i1 % Mélamine 4 % Caoutchouc 25 % Noir de carbone 4,4 % Soufre 3 % Silicate de magnésium 0,3 % Kaolin 1,5 % Graphite 3 % Résine Cardolite 0,5 % Oxyde de fer 0,3 % Cardolite est, comme on le sait, une marque déposée désignant une résine synthétique faite à partir des dérivés phénoliques des écorces de noix d'anacarde. La couche de friction contient 7 % de fibres acryliques, 1,5 % de fils de cuivre et 15 % de fibres de verre en fils. La couche de fixation contient 24% de fibres de verre en fils. Selon un troisième exemple, la matrice commune a la composition suivante: Résine phénoplaste Novolaque 1 5 % Mélamine 9 % Caoutchouc 20 % Noir de carbone 5,5 % Soufre 1,5 % Sulfate de baryum 5 % La couche de friction contient 5 % de fibres acryliques, 3 % de fils de cuivre et 14,5 % de fibres de verre en fils. La couche de fixation contient 22,5 % de fibres de verre en fils. Dans ces deux derniers exemples, des résultats identiques sont obtenus, quel que soit le type de caoutchouc, styrène-butadiène ou nitrile- butadiène. Selon un quatrième exemple, la matrice commune a la composition suivante: Résine phénoplaste novolaque 11% Mélamine 4 % Caoutchouc 25 % Noir de carbone 4,4 % Soufre 3 % Silicate de magnésium 0,3 % Kaolin 1,5 % Graphite 3 % Résine Cardolite 0,5 % Oxyde de fer 0,3 % La couche de friction est composée de trois sous-couches de friction de même poids. La première sous-couche de friction contient 1,7 % de fibres acryliques, 1 % de fils de cuivre et 4,1 % de fibres de verre en fils. La deuxième sous-couche de friction contient 2,3 % de fibres acryliques, 0,5 % de fils de cuivre et 4,9 % de fibres de verre en fils. La troisième sous-couche de friction contient 0,8 % de fibres acryliques, 6,7 % de fibres de verre en fils et 0,2 % de fils de cuivre. La couche de fixation contient 22,5 % de fibres de verre en fils. Ces garnitures de frottement sont réalisées en disposant dans la matrice commune thermodurcissable les charges fibreuses selon des couches distinctes, I'ensemble étant ensuite soumis à une cuisson sous presse; lors de cette opération, le comportement thermique de la matrice est homogène et il s'en suit aucune déformation et aucun risque de rupture des couches. Par exemple, pour réaliser une garniture à deux couches, une couche de friction et une couche de fixation, on part d'un fil de friction et d'un fil de fixation pré-enrobés d'un ciment constitué de la matrice commune; ces fils sont ensuite introduits dans un dispositif de formage, ici à deux entrées, qui forme dans un bol des couches de fils, en forme de lobes par exemple; la réalisation de la couche de friction, puis celle de la couche de fixation, est arrêtée lorsque la couche désirée est obtenue; celle-ci peut être définie par son poids, sa hauteur ou la longueur du fil mis en oeuvre. On a cité une garniture de frottement pour embrayages mais, bien entendu, l'invention s'applique à toute garniture de frottement, que celle-ci travaille à sec ou dans l'huile, telle que garnitures de frottement pour boîte de vitesses, différentiel, synchroniseur ou autre. REVENDICATIONS 1. Garniture de frottement du genre comportant au moins deux couches, une couche dite de friction et une couche dite de fixation, caractérisée par le fait que les couches sont d'une seule pièce en étant constituées d'une matrice commune et de fibres, les fibres de la couche de friction étant un mélange de fibres acryliques et de fibres de verre et celles de la couche de fixation uniquement des fibres de verre. 2. Garniture de frottement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la matrice commune constitue 50 à 56 pour cent en poids de la garniture. 3. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les fibres de verre de la couche de fixation sont des fibres en fils. 4. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle contient 2 à 14 pour cent en poids de fibres acryliques dans la couche de friction. 5. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle contient 8 à 40 pour cent en poids de fibres de verre en fils dans la couche de friction. 6. Garniture de frottement selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait qu'elle contient jusqu'à 60 pour cent en poids de fibres de verre en fils dans la couche de fixation. 7. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle contient 0,1 à 10 pour cent en poids de fil de cuivre dans la couche de friction. 8. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la couche de friction est composée de plusieurs couches dites sous-couches de friction. 9. Garniture de frottement selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la quantité de fibres varie d'une sous-couche à l'autre. 10. Garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend une résine phénoplaste, telle que la résine novolaque, une résine mélamine, du noir de carbone, du soufre et du sulfate de baryum. 1 1. Garniture de frottement selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle contient 5 à 17 pour cent en poids de résine phénoplaste. 12. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 ou 1 1, caractérisée par le fait qu'elle contient 4 à 1 1 pour cent en poids de résine mélamine. 13. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée par le fait qu'elle contient 4 à 7 pour cent en poids de noir de carbone. 14. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée par le fait qu'elle contient 1,5 à 7 pour cent en poids de soufre. 15. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisée par le fait qu'elle contient 5 à 13 pour cent en poids de sulfate de baryum. 16. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre de la potasse, par exemple au plus 2 pour cent en poids. 17. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du latex, par exemple au plus 12 pour cent en poids. 18. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du caoutchouc, par exemple au plus 25 pour cent en poids. 19. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du silicate de magnésium, par exemple au plus 1 pour cent en poids. 20. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du carbonate de calcium, par exemple au plus 2 pour cent en poids. 21. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du kaolin, par exemple au plus 2 pour cent en poids. 22. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre du graphite, par exemple au plus 5 pour cent en poids. 23. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre une résine phénolique, par exemple au plus 1 pour cent en poids. 24. Garniture de frottement selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la matrice commune comprend en outre de l'oxyde de fer, par exemple au plus 1 pour cent en poids. 25. Procédé de fabrication d'une garniture de frottement selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisé par le fait qu'il consiste à disposer des charges fibreuses dans une matrice commune selon au moins deux couches distinctes, I'ensemble étant ensuite soumis à une cuisson sous presse.