Brevet FR2844320A1 — publié le 20040312

Domaine de l'invention La présente invention concerne une garniture de friction de disque d'embrayage. L'invention concerne également un disque d'embrayage équipé d'une telle garniture de friction. Etat de la technique Les garnitures de friction connues selon l'état de la technique pour les disques d'embrayage peuvent se classer généralement en deux catégories. Un type de garniture de friction comporte une matrice organique, c'est-à-dire une matière assurant la tenue de la garniture de 10 friction. La matrice organique intègre des fibres de renforcement de même qu'une matière de charge ou plus simplement charge ou matière de remplissage, en général à l'état de particules et qui est principalement choisie pour définir les caractéristiques de friction. Une difficulté de garniture d'embrayage réalisée avec un matrice organique est d'une 15 part celle de l'intégrité structurelle, c'est-à-dire de la solidité de la garniture de friction sous l'effet de la force centrifuge et, d'autre part, la sollicitation thermique très forte qui se traduit par exemple par du patinage. Pour arriver à la solidité nécessaire, il est connu de réaliser de telles garnitures avec une matrice en matière organique et des fibres de 20 renforcement sous la forme d'un anneau circulaire fermé. Dans cet anneau, on a un cordon de fibres constitué principalement par une fibre de renforcement enroulée plusieurs fois et servant à recevoir les contraintes tangentielles considérables produites par l'action de la force centrifuge. Une autre catégorie est celle des garnitures en matière frittée qui existent en général à l'état de segments. On obtient dans ce cas également une formation de garniture en anneau de cercle par la juxtaposition de plusieurs segments de garniture. Alors que, du point de vue de la solidité thermique et chimique, les garnitures frittées sont 30 avantageuses par rapport à celles formées d'une matrice avec de la matière organique, le comportement en friction de ces garnitures frittées donne en général un fonctionnement beaucoup moins confortable, c'està- dire qu'il est plus difficile de doser le couple d'embrayage et on risque même le broutage. De telles garnitures de friction sont ainsi utilisées de 35 façon générale seulement dans les domaines dans lesquels la stabilité thermique est prioritaire par rapport au confort, c'est-à-dire pour les véhicules utilitaires. But de l'invention La présente invention à pour but de développer une gar5 niture de friction d'un disque d'embrayage ainsi qu'un disque d'embrayage équipé d'une telle garniture de friction permettant d'assurer un meilleur comportement en friction tout en conservant le confort d'embrayage. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une garniture de friction du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la garniture se compose principalement d'une matière de matrice organique, de fibres de renforcement et d'une matière de charge, la teneur en volume des fibres de renforcement étant inférieure à 40 %. De façon élémentaire, dans la garniture de friction selon l'invention, on a une teneur significativement réduite de fibres de renforcement. Ainsi, on libère du volume dans la garniture de friction qui peut servir à recevoir la matière de charge, c'est-à-dire la matière dont la composition ou la structure définissent principalement les caracté20 ristiques de friction. Ainsi, on conserve le confort connu de manière générale des garnitures de friction à matrice formée de matière organique alors que l'introduction de matière de remplissage ou charge appropriée permet d'augmenter le coefficient de friction et d'assurer une meilleure te25 nue à la température. On peut par exemple prévoir une teneur en volume de fibres de renforcement inférieure à 20 % et située par exemple dans une plage de l'ordre de 10 %. La matière organique de la matrice peut être un poly30 mère. On peut notamment envisager des résines de phénol, de mélamine, de polyester, d'époxyde ou d'alkyle. La teneur en volume de cette matière organique de la matrice se situe dans une plage de 15 % à 30 % et de préférence de l'ordre de 20 %. Pour régler les propriétés de friction souhaitées, de ma35 nière appropriée, il est proposé que la matière de charge contienne des sulfures, de préférence des sulfures métalliques et/ou des sulfates, de préférence des sulfates métalliques. On peut en outre prévoir comme matière de charge, une matière céramique. Celle-ci existe de façon générale à l'état de particu5 les qui influencent les matières constituant la charge intégrée dans la matière de la matrice par la tenue en température et les caractéristiques de friction essentiellement la caractéristique en mode d'embrayage de la garniture de friction selon l'invention. Cette garniture de friction peut en outre être sous la 10 forme d'un anneau, c'est-à-dire un anneau fermé mais aussi sous la forme de segments en réunissant plusieurs segments sur une disposition annulaire de garniture de friction. La présente invention concerne également un disque d'embrayage ayant au moins une garniture de friction selon l'invention. 15 A cette garniture de friction, on peut associer un élément d'anneau de support radial pour renforcer sa structure. Cela est important surtout parce que dans la garniture de friction selon l'invention, on a réduit de manière significative la teneur en fibres par rapport aux garnitures de friction à structure organique habituelles, de sorte que 20 cette matière fibreuse a une moindre fonction de support que l'on compense par au moins un élément d'anneau d'appui selon l'invention. En outre, on peut réaliser une fixation radiale très solide des garnitures de friction ou d'une garniture de friction si au moins une garniture de friction constitue une forme permettant un assemblage par 25 une liaison de forme coopérant avec une forme complémentaire du support de garniture. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les 30 dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un disque d'embrayage, - la figure 2 est une vue axiale d'une garniture de friction en forme d'anneau de cercle et des supports de garniture de friction, - la figure 3 est une vue correspondant à celle de la figure 2 d'une 35 garniture de friction formée de quatre segments, - la figure 4 est une vue de dessus d'une garniture de friction en forme de segment avec des orifices pour les rivets, - la figure 5 est une vue de dessus d'une garniture de friction en forme de segment installée sur un élément de support, - la figure 6 montre une garniture de friction en forme de cercle, en vue de dessus et en vue de côté, - la figure 7 montre une garniture de friction en forme de cercle installée sur un élément de support, selon une vue de dessus et une vue de côté, - la figure 8 montre une garniture de friction en forme de segment sur un élément de support, par exemple un ressort de progressivité, - la figure 9 est une vue en coupe de la garniture de friction de la figure 8, la coupe étant faite sur la ligne B-B à la figure 8, - la figure 10 est une vue en coupe d'une variante de garniture de fric15 tion, - la figure 11 est une vue correspondant à celle de la figure 9 d'une variante de réalisation. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un disque d'embrayage 10 ayant une 20 zone de moyeu 12 située radialement à l'intérieur et un dispositif de support de garniture de friction 16 radialement à l'extérieur de la zone de moyeu 12 en y étant relié, par exemple, par l'intermédiaire d'un amortisseur d'oscillations de torsions 14. Ce dispositif de support de garniture de friction 16 peut se composer, par exemple, de plusieurs 25 éléments de support qui se suivent dans la direction périphérique et ont la forme de ressorts de progressivité avec des garnitures de friction 18 fixées sur les deux faces. Cette fixation peut se faire à l'aide de rivets 22 placés dans des ouvertures à rivet 20 réalisées dans les garnitures de friction. Comme le montre la vue axiale de la figure 2, les garnitures de 30 friction 18 peuvent être constituées par un anneau fermé ou comme le montre la figure 3 par des segments de garniture de friction 24 formant une disposition en anneau. Les garnitures de friction 18, 24 selon l'invention sont des garnitures de friction dites organiques. Cela signifie que ces garnitures de friction comportent une matière organique for35 mant la matrice. On peut envisager par exemple un polymère tel qu'une résine phénolique, une résine de mélamine, une résine polyester, une résine époxyde, une résine acrylique ou analogue que l'on forme en une structure solide par fusion, réticulation ou prise en masse. Cette matrice organique comporte des fibres de renforcement telles que des fi5 bres de carbone ou analogues pour améliorer l'intégrité de la structure. En plus, la matière de la matrice peut comporter des charges en général sous forme de particules définissant principalement le comportement en friction. Il est important dans les garnitures de friction selon l'invention que le pourcentage en volume des fibres soit inférieur à 40 %, de préfé10 rence de l'ordre de 10 %. Pour une teneur en volume de la matière de la matrice organique d'environ 20 %, on obtient ainsi, vis-àvis des garnitures de friction connues selon l'état de la technique et qui correspondent à une structure organique, une partie en volume beaucoup plus importante pour la charge définissant les caractéristiques de friction. La matière fibreuse utilisée pour les garnitures de friction selon l'invention comporte de préférence des fibres d'une longueur maximale de 100 mm avec de préférence une longueur de fibres inférieure à 20 mm et notamment de l'ordre de 5 mm. Par comparaison avec les dispositifs connus selon l'état de la technique dont la structure 20 annulaire des garnitures de friction comporte une fibre enroulée plus ou moins en continu jusqu'à obtenir une teneur en volume suffisante, avec la matière fibreuse, cela signifie une réduction significative de la longueur des fibres, entraînant de façon générale une réduction de la solidité de la garniture de friction ainsi réalisée. Pour avoir une résistance 25 suffisante pour les forces centrifuges ou un appui des garnitures de friction, radialement vers l'extérieur lorsque celles-ci sont réalisées sous la forme d'anneaux fermés, on peut, comme le montre la figure 1, prévoir des anneaux d'appui 26 pour les garnitures de friction 18. Ces anneaux sont par exemple en métal ou en matière 30 plastique renforcée par des fibres qui dans l'exemple de réalisation de la figure 1 entourent les garnitures de friction 18 radialement à l'extérieur, assurant ainsi l'appui radial principal ou absorbant les forces tangentielles pour réduire les contraintes internes de la matière de la garniture. En variante ou en plus, comme le montre la figure 2, on peut 35 également prévoir de tels anneaux d'appui 26 radialement plus vers l'intérieur, par exemple dans des rainures prévues sur le côté arrière des garnitures de friction. Dans la réalisation de garnitures de friction 24 avec des segments comme le montre la figure 3, il peut être avantageux de disposer de tels anneaux de support 26 pour assurer le support radial. En même temps, on réduit la sollicitation induite par la force centrifuge appliquée à ces segments 24 à la fois dans la direction radiale et dans la direction tangentielle car il n'y a pas de structure annulaire fermée. Bien plus, grâce à la fixation des différentes garnitures 10 24 en forme de segment sur le dispositif de support 16 par rivetage ou un moyen de fixation analogue, permet de transmettre les forces centrifuges produites pendant la rotation et les contraintes ainsi induites au dispositif de support 16. Comme déjà indiqué ci-dessus, la matière de remplissage 15 ou charge prévue dans les garnitures de friction 18, 20 est très importante pour la caractéristique de friction. Cette matière de remplissage peut être des sulfures, notamment des sulfures métalliques tels que le ZnS, SnS, SnS2, SbSs, FeS. On peut également avoir des sulfates tels que BaSO4. Il est important qu'en aucun cas, on utilise des métaux 20 lourds polluants dans la garniture. Il ne doit pas non plus y avoir d'autres matières polluantes telles que de l'amiante, du cadmium ou des fibres ayant une morphologie critique. Les composants métalliques de la charge peuvent être comme déjà indiqué choisis dans le groupe Ba, Cu, Zn, Fe, Sb, Sn, Ai, Mn, Mo. On peut également utiliser des car25 bonates oxydes, carbures ou nitrures et de façon générale des charges céramiques. Le graphique et autres combinaisons du carbone peuvent également s'utiliser. Il est évident qu'à côté des trois composants indiqués au groupe de composants, c'est-à-dire la matrice organique, les fibres et la 30 charge, on peut avoir d'autres additifs comme matière résiduelle. Comme déjà indiqué ci-dessus, on réduit le pourcentage volumique de fibres dans la garniture de friction surtout de façon avantageuse si les garnitures de friction ont une structure en segments. D'autres exemples de garniture de friction en forme de segments seront 35 données en relation avec les Figures 4 à 7. Ainsi, à la figure 4 on a une garniture de friction à structure en forme de segment ayant deux orifices à rivet 20 pour se fixer à un dispositif de support. La figure 5 montre une garniture de friction 24 en forme de segment installée sur un élément de support 28. Cette mise en place peut se faire par exemple 5 par collage. L'élément de support 28 peut alors être de nouveau fixé au dispositif de support 16, par exemple par rivetage. La figure 6 est une vue de dessus et une vue de côté d'une garniture de friction 24 également en forme de segment ayant ici un contour circulaire ou une forme cylindrique. Cette garniture de friction 24 peut par exemple se coller sur 10 la tôle d'un ressort de progressivité. La figure 7 montre la même garniture de friction 24 circulaire, en forme de segment, mais appliquée sur un élément de support 28, la fixation se faisant également par exemple par collage. En particulier, si de telles garnitures de friction 24 sont 15 fixées sur des éléments de support 28 ou des dispositifs de support 16 par collage, rivetage ou moyens de fixation analogues comme le montre la figure 1, pour avoir un meilleur appui radial, il est possible de soutenir les garnitures de friction en particulier les garnitures de friction 24 en forme de segments par leur côté arrière, c'est-à-dire le côté qui ne 20 constitue pas la surface de friction, avec une structure permettant une prise par une liaison par la forme. Sur les éléments de support 28, on peut réaliser une déformation complémentaire par déformation de la matière 30 comme cela est par exemple représenté aux Figures 8, 9, i1. Cette déformation vient ensuite dans les cavités correspondantes 32 25 pour réaliser une prise par une liaison de forme afin de donner, surtout dans la direction radiale, une meilleure tenue aux garnitures de friction 24 sur l'élément de support 28 respectif ou le dispositif de support 16. En plus du rivetage, ou le cas échéant du collage, on améliore ainsi la tenue radiale entre la garniture de friction 24 et le dispositif de support. 30 La figure 10 montre une autre variante avec une garniture de friction en forme de segment soutenue radialement par un anneau de support 26 positionné dans la zone radiale intérieure. Cet anneau de support 26 peut pénétrer par une partie en saillie axiale dans une cavité correspondante de la garniture de friction 24 pour 35 soutenir celle-ci dans la direction radiale. Cela peut se faire à la fois pour la réalisation segmentée de la garniture de friction comme évoqué à la figure 10 ou pour une garniture de friction 18 fermée en anneau avec des fibres relativement courtes, comme la garniture présentée à la figure 2. La réalisation des garnitures de friction selon l'invention en particulier en réduisant la teneur en volume des fibres de renforcement et en augmentant ainsi la teneur en volume de la matière de charge qui influence principalement le comportement en friction, on augmente de façon significative le coefficient de friction de telles garni10 tures de friction à structure organique pour passer à une valeur supérieure à 0,4 à des températures dépassant 400'C. En outre de telles garnitures de friction notamment du fait de la possibilité d'avoir une plus grande teneur en métal que la matière de remplissage, présentent un meilleur coefficient de conduction thermique, ce qui permet 15 d'évacuer plus rapidement la chaleur de la zone de friction. La fabrication est plus simple parce que les fibres sont significativement plus courtes et peuvent être mélangées à la matière par ailleurs à l'état liquide ou pâteux, et être ensuite pressées ou cuites dans un moule correspondant à la forme de la garniture pour donner la garniture 20 terminée. REVENDICATIONS ) Garniture de friction de disque d'embrayage, caractérisée en ce que la garniture (18, 24) se compose principalement d'une matière de ma5 trice organique, de fibres de renforcement et d'une matière de charge, la teneur en volume des fibres de renforcement étant inférieure à 40 %. ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en volume des fibres de renforcement est inférieure à 20 %. ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en volume des fibres de renforcement est de l'ordre de 10 %. 15 ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière organique de la matrice est un polymère. 50) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière organique de la matrice est une résine de phénol, de mélamine, de polyester, d'époxyde ou d'alkyle. 60) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en volume de la matière organique de la matrice est comprise dans une plage entre 15 % et 30 % et de préférence dans une plage de l'ordre de 20 %. ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge comprend des sulfures, de préférence des sulfures métalliques et/ou des sulfates, de préférence des sulfates métalliques. 35 ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge comprend une matière céramique et/ou un métal. 90) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la garniture de friction est en forme d'anneau. ) Garniture de friction de disque d'embrayage selon la revendica10 tion 1, caractérisée en ce que la garniture de friction est en forme de segment. ) Disque d'embrayage comportant au moins une garniture de friction (18, 24), selon l'une des revendications 1 à 10. 12 ) Disque d'embrayage selon la revendication i1, caractérisé en ce qu' au moins une garniture de friction (18, 24) comporte un élément 20 d'anneau de support (26) qui soutient radialement cette garniture de friction. 13 ) Disque d'embrayage selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu' au moins une garniture de friction comporte une forme permettant une liaison par la forme (32) qui coopère avec une forme complémentaire (30) prévue sur un support de garniture.