Brevet FR2818663A1 — publié le 20020628

Description La présente invention concerne un alliage de fonte grise pour un élément de friction d'un embrayage à friction ainsi qu'un élément de friction réalisé avec un tel alliage. Dans les embrayages à friction équipant les véhicules ac- tuels, il est demandé de plus en plus de transmettre des couples maxi- mums importants car les unités d'entraînement actuelles sont en mesure de fournir des couples très importants. Ces couples relativement impor- tants à transmettre représentent une charge considérable pour les diffé- rents composants d'un embrayage à friction notamment les pièces en fonte de ceux-ci. En même temps, il faut que la place occupée par un tel embrayage à friction soit aussi réduite que possible notamment parce que fréquemment dans les lignes de transmission on utilise des amortisseurs d'oscillation de torsion sous la forme de volants d'inertie à deux masses ou moyens analogues. Du fait du dimensionnement plus petit ou plus faible que cela entraine, les différentes pièces en fonte comme par exemple le volant d'inertie, peuvent rencontrer des problèmes de rupture ou de fis- sure produite par la sollicitation thermique très importante pendant le frottement. Au niveau des volants d'inertie ou plateaux de pression d'embrayage à friction, les alliages de fer utilisés sont par exemple le gra- phite sphérique (GGG) ou le graphite vermiculaire (GGV). Ces deux types de fonte sont d'une fabrication relativement coûteuse et de plus leur usi- nage est délicat. En outre ces matières ont un module d'élasticité élevé et une conductivité thermique relativement faible avec pour conséquence que notamment l'élévation de température qui se produit pendant la friction conduit à un comportement d'écran très accentué. Du fait de la sollicita- tion irrégulière ainsi produite des garnitures de friction des disques d'embrayage d'une part on a une usure irrégulière et excessive des diffé- rentes pièces coopérant les unes avec les autres par friction et d'autre part on réduit le couple maximum à transmettre. La présente invention a pour but de développer un alliage pour un élément de friction d'un embrayage à friction et un élément ainsi réalisé qui soit plus simple à fabriquer et offre de meilleures caractéristi- ques de fonctionnement. A cet effet l'invention concerne un alliage de fonte grise pour un élément de friction d'un embrayage à friction, cet élément de friction ayant une surface de friction destinée à être mise en contact de friction avec un disque d'embrayage, caractérisé en ce qu' il comprend en pourcentages pondéraux: 3,0-3,4 % C 1,8-2,3 % Si 0,4-0,8 % Mn 0,0-0,35 % P 0,0-0,125 % S 0,4-0,6 % Mo, le reste étant du fer et des impuretés et/ou des additifs liés à la fabrica- tion. L'utilisation d'un alliage de fonte grise (GG) c'est-à-dire d'un alliage de fonte de fer avec du graphite lamellaire pour un élément de fric- tion utilisé dans un embrayage à friction permet d'obtenir une pièce ayant une tenue en température beaucoup plus élevée. L'introduction du com- posé d'alliage molybdène donne en outre une plus grande résistance à la pièce. En particulier, les pourcentages pondéraux indiqués pour les diffé- rents composants de l'alliage carbone, silicium, manganèse, phosphore, soufre, molybdène, permettent d'obtenir une pièce qui répond d'une ma- nière remarquable aux exigences applicables à une telle pièce pendant la conduite. Selon une autre caractéristique, l'invention concerne un élément de friction d'un embrayage de friction, cet élément ayant une surface de friction en contact de friction avec le disque d'embrayage et cet élément de friction est réalisé dans un alliage qui contient les composants indiqués ci-dessus, c'est-à-dire formé de fonte grise avec du graphite la- mellaire. A titre d'exemple, l'élément de friction peut être un plateau de pression d'un embrayage à friction, une partie de volant d'inertie d'un embrayage à friction, par exemple un volant d'inertie ou une partie d'un volant d'inertie à plusieurs masses ou encore un plateau intermédiaire d'un embrayage à plusieurs disques. Pour adapter encore mieux l'élément de friction fabriqué à l'aide d'un alliage selon l'invention aux exigences, il est proposé que l'élément de friction soit recuit de manière à réduire les tensions, pour l'opération de coulée à une température de 450 C-600 C de préférence 500 C-550 C pour une durée d'au moins 2,5 heures et de préférence d'au moins 3 heures. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un embrayage à friction re- présenté en coupe dans l'unique figure annexée. Selon la figure, la référence 10 désigne un embrayage à friction. Cet embrayage à friction 10 comprend un volant moteur 12 au- quel est relié solidairement en rotation, dans sa zone radiale extérieure, un couvercle d'embrayage 14. Le couvercle d'embrayage 14 loge un pla- teau de pression 16 relié par des ressorts lames tangentiels 18 ou des moyens analogues au couvercle 14. Entre le plateau de pression 16 et le couvercle 14 on a un accumulateur de force (diaphragme) 20 qui presse le plateau de pression 16 contre les garnitures de friction 22 de manière sé- parée par le disque d'embrayage portant la référence 28. Lorsque le pla- teau de pression 16 arrive avec sa surface de friction 24 contre la garniture de friction 22, il presse la garniture de friction 22 contre la sur- face de friction supérieure 26 du volant moteur 12. Pour l'embrayage à friction 10 selon l'invention, au niveau du volant moteur 12 et/ou au niveau du plateau de pression 16, comme matière d'alliage pour la pièce réalisée en coulée, on utilise un alliage de fonte grise qui, en plus du fer et des impuretés produites de manière in- évitable pendant la coulée ou le cas échéant les additifs nécessaires, con- tient en pourcentages pondéraux: du carbone entre 3,0 et 3,4 %, silicium entre 1,8 et 2,3 %, manganèse entre 0,4 et 0,8 %, phosphore avec au maximum 0,35 %, du soufre au maximum 0,125 % et du molybdène dans une plage comprise entre 0,4 et 0,6 % en poids. On obtient ainsi un alliage qui répond de manière remarquable aux conditions se présentant pendant le fonctionnement notamment la charge thermique. Les éléments de fric- tion le plateau de pression 16 et le volant d'inertie 12 fabriqués dans un tel alliage peuvent être recuits par exemple pendant une durée d'au moins 3 heures à 500-550 C pour éliminer les contraintes et obtenir des pro- priétés particulières de l'alliage, c'est-à-dire une forte dureté et la résis- tance avec un bon comportement à l'usure et à la friction ainsi qu'une bonne capacité d'amortissement. L'utilisation de l'alliage selon l'invention avec les compo- sants indiqués donne une fonte grise c'est-à-dire une fonte de fer avec du graphite lamellaire ayant un réseau de base perlitique fin avec des traces de ferrites. Les pièces à réaliser ne contiennent pratiquement pas de cé- mentite ou seulement dans les zones marginales ou dans des zones de fonte relativement minces on rencontre des traces de cémentite de l'ordre allant jusqu'à 5 % en poids. Suivant une caractéristique intéressante, l'élément de fric- tion 12, 16, après la coulée, est recuit de manière à réduire les contraintes à une température comprise entre 450 C et 600 C, de préférence entre 500 C et 550 C pendant une durée d'au moins 2,5 heures et de préférence d'au moins 3 heures. Il est à remarquer que l'alliage de fonte grise selon l'invention avec du graphite lamellaire peut également s'appliquer pour les plaques intermédiaires d'embrayage à plusieurs disques, c'est-à-dire des plaques solidaires en rotation du dispositif à volant d'inertie ou du couver- cle d'embrayage entre le plateau de pression et la masse d'inertie. Entre le plateau de pression et le plateau intermédiaire d'une part et entre le pla-15 teau intermédiaire et la masse d'inertie d'autre part, on aura alors les gar- nitures de friction des différents disques d'embrayage. REVENDICATIONS 1 ) Alliage de fonte grise pour un élément de friction (12, 16) d'un em- brayage à friction (10), cet élément de friction (12, 16) ayant une surface de friction (24, 26) destinée à être mise en contact de friction avec un dis- que d'embrayage (28), caractérisé en ce qu' il comprend en pourcentages pondéraux: 3,0-3,4 % C 1,8-2,3% Si 0,4-0,8 % Mn 0,0-0,35 % P 0,0-0,125 % S 0,4-0,6 % Mo, le reste étant du fer et des impuretés et/ou des additifs liés à la fabrica- tion. 2 ) Elément de friction d'un embrayage de friction comportant un élément de friction (12, 16) avec une surface de friction (24, 26) qui peut être mise en contact de friction avec un disque d'embrayage (28), caractérisé en ce que l'élément de friction (12, 16) est de la fonte grise à graphite lamellaire de préférence avec un alliage selon la revendication 1. 3 ) Elément de friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de friction (16) est un plateau de pression (16). 4 ) Elément de friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de friction (12) est une masse d'inertie (12). ) Elément de friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de friction est un plateau intermédiaire d'un embrayage à plu- sieurs disques. 6 ) Elément de friction selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que l'élément de friction (12, 16) après la coulée est recuit de manière à ré- duire les contraintes à une température comprise entre 450 C et 600 C, de préférence entre 500 C et 550 C pendant une durée d'au moins 2,5 heures et de préférence d'au moins 3 heures.