Brevet FR2916028A1 — publié le 20081114

La présente invention se rapporte à un organe de friction d'un disque de friction d'embrayage à sec, notamment pour véhicule automobile. De manière usuelle, un disque de friction d'embrayage est destiné à être monté sur un arbre dit mené en étant inséré entre un plateau de réaction et un plateau de pression d'un embrayage solidaire en rotation d'un arbre dit menant. Lors d'une opération d'embrayage ledit plateau de pression serre le disque de friction contre ledit plateau de réaction. Bien que pouvant s'appliquer à tout type de disque de friction, l'invention présente un intérêt particulier pour un disque de friction d'embrayage dit progressif. Un disque de friction d'embrayage progressif, comme par exemple représenté aux figures 7 et 8 du brevet FR 1 304 067, comprend un support métallique en forme de couronne sensiblement plane, couramment dénommé le disque progressif , dont la périphérie externe est fragmentée de manière à présenter des ailettes solidaires de, ou rapportées sur, ladite couronne. Ces ailettes sont alternativement pliées de manière à comporter des portions décalées, de part et d'autre d'un plan moyen, susceptibles d'être déformées élastiquement sous l'effet d'un effort de serrage. Une garniture de frottement en forme de couronne est rapportée de chaque côté dudit support en étant fixée par tout moyen approprié sur certaines desdites portions décalées. Au cours du serrage, les ailettes se déforment élastiquement, les portions décalées venant à se rapprocher les unes des autres. Il en résulte un effet de progressivité dans le serrage du disque de friction et par conséquent dans la transmission du couple de rotation au cours d'une manoeuvre d'embrayage, ce qui permet de diminuer considérablement les à-coups. De manière à augmenter leur élasticité, lesdites ailettes présentent des découpes et ajours. En fonctionnement, les garnitures de frottement sont soumises à un échauffement sensible susceptible d'en diminuer la dureté en surface. Sous l'effet de l'effort de serrage auquel sont soumises les garnitures, ces dernières sont alors fréquemment l'objet d'un phénomène assimilable à de l'incrustation desdites ailettes dans les garnitures, qui provoque une perte d'élasticité et par conséquent de progressivité. On a déjà proposé pour éviter cet inconvénient d'interposer une pièce intercalaire, notamment un feuillard ou clinquant en acier, collée à chaque garniture entre la garniture et lesdites ailettes. Une telle disposition qui est visible aux figures 7 et 8 du brevet français 1 304 067 précité, donne satisfaction. Afin de réaliser un tel disque de friction et selon les techniques connues, on perce séparément la garniture de frottement et la pièce intercalaire qui sont ultérieurement assemblées par collage. De manière usuelle, les garnitures collées aux pièces intercalaires sont assemblées au disque progressif par l'intermédiaire de rivets. De manière connue en soi, les rivets comportent deux extrémités, en général une tête pas ou peu déformée pendant l'assemblage et une extrémité dont le diamètre augmente par écrasement au cours de l'assemblage, et un corps de diamètre inférieur à celui des extrémités des rivets après assemblage. En général, les diamètres de chacune des extrémités des rivets après assemblage sont sensiblement identiques entre eux. Il convient que les extrémités des rivets après assemblage prennent appui dans une partie de matière de chacune des pièces à assembler. Deux modes d'assemblage sont utilisés pour relier une garniture collée avec une pièce intercalaire à un disque progressif que l'on détaille en utilisant les références portées en figure 3a où une garniture 3 est collée à une pièce intercalaire 6. La garniture 3 comprend un trou, avec une partie large 32 de diamètre constant dl et d'épaisseur et suffisamment grand pour laisser passer une extrémité de rivet après assemblage et peut comprendre une partie plus étroite 33 de diamètre d2 et d'épaisseur e2 pour permettre le déplacement du corps de rivet sans autoriser le passage de l'extrémité de rivet après assemblage. En fond de la partie la plus large 32 se trouve une face de lamage 31 sur laquelle peut venir s'appuyer l'extrémité de rivet après assemblage. La face de lamage 31 a une forme complémentaire à l'extrémité de rivet après assemblage choisie et peut être plane ou conique. La pièce intercalaire 6 d'épaisseur e3 comprend un trou 61 de diamètre d3 (non représenté) permettant le déplacement du corps de rivet sans autoriser le passage de l'extrémité de rivet après assemblage et est disposé avant collage en regard du trou de la garniture. Selon un premier mode d'assemblage connu, la face de lamage 31 est formée dans l'épaisseur de la garniture. Les inventeurs ont pu constater que pour percer ainsi une garniture sans la détériorer, il convient de conserver une épaisseur e2 de matière significative. On estime qu'il faut conserver une épaisseur e2 d'au moins 20% de l'épaisseur totale (el + e2) de la garniture. Cette épaisseur e2 est déterminée entre la partie de la face de lamage la plus éloignée de la surface de la garniture destinée à être assemblée avec la pièce intercalaire et cette surface de la garniture. Par exemple, une garniture courante destinée à des applications automobiles de tourisme a une épaisseur de 3 mm et une distance e2 de 0,9 mm, et une garniture courante destinée à des applications de véhicules industriels, notamment poids lourds, a une épaisseur de 4,5 mm et une distance e2 de 1,3 mm, voire de 1,45 mm et même de 1,6 mm. Cette épaisseur e2 minimale, bien qu'avantageuse en terme de qualité du perçage, limite l'épaisseur de matière de la garniture qui peut être usée au cours de la vie du disque de friction. En effet, la profondeur d'usure est limitée par la position de l'extrémité de rivet après assemblage qui ne doit pas entrer en contact avec le plateau d'embrayage au risque d'endommagement très important. La garniture ainsi percée est ensuite collée sur une pièce intercalaire 6 préalablement percée avec des trous de diamètre d3 dont l'axe coïncide sensiblement avec l'axe des trous percés dans la garniture. Selon un deuxième mode d'assemblage connu, un trou de diamètre constant dl est percé sur toute l'épaisseur de la garniture, qui est ensuite collée sur une pièce intercalaire 6 préalablement percée avec des trous de diamètre d3 (non représenté) dont l'axe coïncide sensiblement avec l'axe des trous percés dans la garniture. Dans ce mode de réalisation, l'extrémité de rivet après assemblage porte uniquement sur la pièce intercalaire et la garniture ne contribue pas à la résistance de la liaison au disque de friction. Il en résulte en général un affaiblissement de cette liaison en comparaison de la solution précédente, particulièrement sensible au cours d'essais d'ébranlement de rivet en vue de garantir la tenue en centrifugation. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus et de proposer une solution permettant de concilier une usure de garniture la plus importante possible tout en permettant à la garniture de contribuer à la liaison au disque de friction. Ce but est atteint par un organe de friction d'un disque d'embrayage à sec comprenant une garniture de frottement collée à une pièce intercalaire où des trous sont formés après collage de ladite garniture et de ladite pièce intercalaire pour permettre une fixation par des rivets, et comprennent une première partie d'épaisseur et dans la garniture et de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 et de diamètre inférieur à dl, de manière à constituer une face de lamage pour l'appui d'une extrémité de rivet après assemblage où l'épaisseur e2 de la garniture dans la deuxième partie des trous est comprise entre 2 et 15% de l'épaisseur totale et + e2 de la garniture de frottement. Grâce à cette configuration on peut user la garniture davantage que dans les solutions connues qui font contribuer la garniture à la liaison au disque de friction. Le diamètre du trou dans la seconde partie d'épaisseur e2 + e3 peut être constant et égal au diamètre d2 du trou débouchant sur la face de la pièce intercalaire opposée à la face collée avec la garniture. Dans ce cas la face de lamage est plane et parallèle à la surface de frottement de la garniture (située du côté opposé de la face de la garniture collée avec la pièce intercalaire) pour recevoir des extrémités de rivet après assemblage à faces d'appui plat. Le diamètre du trou dans la seconde partie d'épaisseur e2 + e3 peut également décroître d'une valeur dl à une valeur d2 correspondant au diamètre du trou débouchant sur la face de la pièce intercalaire opposée à la face collée à la garniture. Une telle configuration permet de recevoir des extrémités de rivet après assemblage à faces d'appuis coniques, grâce à une face de lamage conique. La garniture est de préférence constituée de fils continus imprégnés par une ou plusieurs résine(s) contenant des charges. De préférence les fils comprennent des filaments de fibres de verre, de fibres organiques, de fibres métalliques. Les fils peuvent être avantageusement lobés. Selon un mode de réalisation de l'organe de friction selon l'invention, la pièce intercalaire est une 20 tôle métallique. Dans le cas de faces de lamage coniques, l'angle a du cône avec une surface parallèle à la surface de frottement de la garniture peut être compris entre 30 et 30 . 25 Dans le cas de faces de lamage coniques, cette dernière peut être située soit en totalité, soit en partie seulement dans la garniture. De manière générale, on note que les tolérances sur les angles des faces de lamage sont de l'ordre de plus ou 30 moins 3 degrés L'invention vise également un disque de friction d'embrayage à sec comprenant un disque progressif et au moins un organe de friction ci-dessus. Le disque progressif peut comprendre des zones de progressivité. Celles-ci peuvent comprendre des ailettes 5 susceptibles de déformations élastiques axiales. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un organe de friction d'un disque de friction d'embrayage à sec comprenant une garniture de frottement et une pièce intercalaire où : 10 - on colle la garniture de frottement sur la pièce intercalaire, - on usine l'ensemble collé précédent de manière à former des trous de fixation pour des rivets où les trous comprennent une première partie d'épaisseur et dans la 15 garniture et de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 et de diamètre d2 inférieur à dl de manière à constituer une face de lamage pour l'appui d'une extrémité de rivet après assemblage où l'épaisseur e2 de la garniture dans la deuxième partie des trous est comprise 20 entre 2 et 15 pour cent de l'épaisseur totale et + e2 de la garniture de frottement. De préférence, l'usinage se fait avec un outil coupant mais on peut également envisager par exemple un enfonçage ou une technique d'érosion. L'utilisation d'un 25 outil coupant permet par exemple de mettre en oeuvre des techniques de perçage, de fraisage ou toute autre technique appropriée. Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise un outil coupant de lamage pour 30 usiner la garniture de frottement et la pièce intercalaire collées, ledit outil coupant comprenant une première partie pour enlever de la matière dans la garniture et la pièce intercalaire et former un trou débouchant avec un diamètre d2 sur la surface extérieure, opposée à la surface collée sur la garniture, de la pièce intercalaire et ledit outil coupant comprenant également une deuxième partie de diamètre dl pour enlever de la matière dans au moins la garniture et former une face de lamage. La deuxième partie de diamètre dl de l'outil coupant de lamage peut comprendre une arête perpendiculaire à l'axe 10 de l'outil coupant pour former une face de lamage plane. La deuxième partie de diamètre dl de l'outil coupant de lamage peut comprendre une arête inclinée par rapport à l'axe de l'outil coupant pour former une face de lamage conique. 15 L'outil coupant de lamage peut par exemple être un foret de lamage ou une fraise de lamage. L'invention vise également un procédé de fabrication d'un disque de friction comprenant une étape d'approvisionnement d'un organe de friction ci-dessus, 20 suivie d'une étape de fixation par rivet dudit organe de friction à un disque progressif. L'invention sera détaillée ci-après à l'aide d'exemples non limitatifs illustrés par les figures suivantes : 25 - Figure 1 : dessin schématique d'un disque de friction ; - Figure 2 : vue schématique en coupe selon A-A de composants assemblés d'un disque de friction selon l'invention ; 30 - Figure 3a-c : vue schématique en coupe d'une partie de l'organe de friction selon trois variantes de l'invention. - Figure 4 : vue schématique en coupe selon B-B de composants assemblés d'un disque de friction selon l'invention. Pour raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés dans ces figures ne sont pas en proportion avec leurs dimensions réelles. Sur toutes les figures, des références identiques correspondent à des éléments identiques. Dans le cadre de l'invention, les termes axial , axialement et radial , radialement sont définis en relation avec l'axe de rotation du disque de friction. Axial s'entend comme visant une direction parallèle à cet axe de rotation et radial s'entend comme visant une direction perpendiculaire à cet axe et passant par cet axe. La figure 1 représente une vue schématique de face d'un disque de friction 1 comprenant un moyeu 5 susceptible d'être solidarisé avec un arbre mené, une garniture de friction 3 et représente en pointillés un disque progressif 2. Des moyens élastiques, notamment des ressorts 4, sont disposés afin de permettre l'amortissement et/ou la filtration des vibrations de l'arbre menant vers l'arbre mené. La figure 2 présente une coupe, selon A-A de la figure 1, d'un disque de friction selon l'invention, où les composants apparaissent disposés après montage. Une pièce intercalaire 6 est disposée de chaque côté du disque progressif 2, entre ledit disque progressif et une garniture 3. La garniture comprend des trous fraisés avec une partie 32 suffisamment large pour recevoir une extrémité de rivet après assemblage 7 et une partie plus étroite 33 pour permettre le déplacement du corps de rivet sans autoriser le passage de l'extrémité de rivet après assemblage. En fond de la partie la plus large 32 se trouve une face de lamage 31 sur laquelle peut venir s'appuyer l'extrémité de rivet après assemblage. La partie de la pièce intercalaire 6 destinée à être en contact avec la zone du trou 33 de la garniture comprend également un trou 61 de même diamètre, de même que le disque progressif 2 qui comprend un trou 21. La pièce intercalaire 6 et la garniture 3 situées de l'autre côté du disque progressif 2 comprennent des trous respectivement 62 et 34 susceptibles de laisser passer une extrémité de rivet après assemblage. On sertit un rivet 7 pour solidariser la garniture préalablement collée à la pièce intercalaire et le disque progressif en disposant par exemple une tête de ce rivet d'un côté en contact avec la face de lamage 31 et en écrasant l'autre extrémité de ce rivet sur le disque progressif, le corps du rivet traversant les trous 33, 61, 21. Après assemblage, une distance e entre les deux pièces intercalaires résulte de la présence de zones de progressivité dans le disque progressif, notamment sous la forme d'ailettes déformables élastiquement axialement. De telles ailettes apparaissent en pointillés en figure 1 et sont présentées en coupe en figures 2 et 3. En l'espèce, les ailettes sont rapportées sur une tôle préalablement découpée et formée pour constituer le disque progressif 2. Les figures 3 a-c représentent une vue agrandie en coupe d'une partie de l'organe de friction selon A-A, de manière à illustrer différentes formes de trous selon l'invention permettant une fixation par rivet. La figure 3a illustre le cas où la garniture comprend une face de lamage plane. Le trou pour permettre la fixation par rivet comprend une première partie d'épaisseur et dans la garniture, de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 de diamètre constant d2, inférieur à dl, et où e2 est l'épaisseur de la seconde partie dans la garniture et e3 l'épaisseur de la pièce intercalaire 6. Les figures 3b et c illustrent deux modes de réalisation où la garniture comprend une face de lamage conique faisant un angle a avec une surface parallèle à la surface de frottement de la garniture. Le trou pour permettre la fixation par rivet comprend une première partie d'épaisseur et dans la garniture de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 de diamètre décroissant de dl à d2 correspondant au diamètre du trou débouchant sur la face de la pièce intercalaire 6 opposée à la face collée à la garniture 3. Dans le cas du mode de réalisation représenté en figure 3b, la face de lamage 31 est située en totalité dans la garniture 3. La seconde partie d'épaisseur e2 + e3 du trou de l'organe de friction se décompose en une partie dans la garniture d'épaisseur e21 de diamètre décroissant dl à d2, en une partie dans la garniture d'épaisseur e22 de diamètre constant d2 et en une partie dans la pièce intercalaire d'épaisseur e3 de diamètre constant d2. L'épaisseur e2 de la garniture dans la deuxième partie du trou est e2 = e21 + e22. Dans le cas du mode de réalisation représenté en figure 3c, la face de lamage 31 est située en partie dans la garniture 3 et en partie dans la pièce intercalaire 6. La seconde partie d'épaisseur e2 + e3 du trou de l'organe de friction se décompose en une partie dans la garniture d'épaisseur e2 de diamètre décroissant dl à d12, en une partie dans la pièce intercalaire d'épaisseur e31 de diamètre décroissant d12 à d2 et en une partie dans la pièce intercalaire d'épaisseur e32 de diamètre constant d2. L'épaisseur de la pièce intercalaire 6 vaut e3 = e31 + e32. La figure 4 présente une coupe schématique, selon B-B de la figure 1, du même disque de friction que représenté en figure 2. On voit aisément que le disque progressif 2 comprend des ailettes dont une partie est en contact glissant avec une première pièce intercalaire 6, une seconde partie est fixée à la seconde pièce intercalaire 6, une troisième partie à la première pièce intercalaire 6 et une quatrième partie est en contact glissant avec la seconde pièce intercalaire 6. Il en résulte, selon cette vue, une forme ondulée de cette zone du disque progressif qui permet d'assurer la progressivité du disque de friction. Les exemples suivants reportés dans le tableau 1 illustrent de manière non limitative des modes de réalisation de l'invention comparés à des modes de réalisation connus. Face de plate conique lamage Epaisseur EX 1 EX 2 EX 3 EX 4 EX 5 (mm) et + e2 3 3 3 3 3 et 2, 1 2, 6 2, 1 2, 6 2, 8 e2 0, 9 0, 4 0, 9 0, 4 0, 2 e21 0 0 0, 7 0, 3 0, 2 e22 0, 9 0, 4 0, 2 0, 1 0 e3 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 e31 0 0 0 0 0, 1 e32 0, 3 0, 2 0, 3 0, 2 0, 1 e2/ (el + e2) 30 13 30 13 7% Tableau 1 Les EX1 et EX3 sont des exemples comparatifs où les garnitures sont préalablement percées et ensuite assemblées à une pièce intercalaire préalablement percée. Dans le cas de EX1 la face de lamage est plate alors qu'elle est conique selon EX3. On constate que l'épaisseur e2 de la garniture dans la seconde partie des trous est de l'ordre de 30% de l'épaisseur totale de la garniture. Les EX2, EX4 et EX5 sont des exemples selon l'invention où les garnitures sont collées à une pièce intercalaire avant perçage. Dans le cas de EX2 la face de lamage est plate alors qu'elle est conique dans le cas des EX4 et EX5. La face de lamage conique de EX4 est située entièrement dans la garniture, alors que celle de EX5 est en partie située dans la garniture et en partie dans la pièce intercalaire. Des essais ont permis de montrer que les modes de réalisation correspondant aux EX2, EX4, EX5 offraient des résistances à la centrifugation du même ordre de grandeur que ceux correspondant aux EX1 et EX3, tout en permettant une usure plus importante des garnitures avant que le plateau de pression ne risque de s'endommager sur les extrémités de rivet après assemblage permettant la fixation de l'organe de friction au disque progressif. L'invention ne se limite pas à ces types de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative et englobant tout mode de réalisation équivalent. REVENDICATIONS 1. Organe de friction d'un disque d'embrayage à sec comprenant une garniture de frottement (3) collée à une pièce intercalaire (6) où des trous sont formés après collage de ladite garniture et de ladite pièce intercalaire pour permettre une fixation par des rivets (7), et comprennent une première partie d'épaisseur et dans la garniture (3) et de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 et de diamètre inférieur à dl, de manière à constituer une face de lamage (31) pour l'appui d'une extrémité de rivet après assemblage (7), où l'épaisseur e2 de la garniture dans la deuxième partie des trous est comprise entre 2 et 15% de l'épaisseur totale et + e2 de la garniture de frottement (3). 2. Organe de friction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce intercalaire (6) est une tôle métallique, 3. Organe de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face de lamage (31) est plane et parallèle à la surface de frottement de la garniture. 4. Organe de friction selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la face de lamage (31) est 25 conique. 5. Organe de friction selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'angle a du cône avec une surface parallèle à la surface de frottement de la garniture est compris entre 3 et 30 . 30 6. Organe de friction selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la face de lamage (31) estsituée dans la garniture de frottement (3). 7. Organe de friction selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la face de lamage (31) est située pour partie dans la garniture de frottement (3) et pour partie dans la pièce intercalaire(6). 8. Disque de friction d'embrayage à sec comprenant un disque progressif (2) et au moins un organe de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Disque de friction d'embrayage selon la 10 revendication précédente caractérisé en ce que le disque progressif (2) comprend des zones de progressivité. 10. Disque de friction d'embrayage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les zones de progressivité comprennent des ailettes susceptibles de 15 déformations élastiques axiales. 11. Procédé de fabrication d'un organe de friction d'un disque de friction d'embrayage à sec comprenant une garniture de frottement (3) et une pièce intercalaire (6) caractérisé en ce que : 20 - on colle la garniture de frottement (3) sur la pièce intercalaire (6), on usine l'ensemble collé précédent (3+6) de manière à former des trous de fixation pour des rivets (7) où les trous comprennent une première partie d'épaisseur et 25 dans la garniture (3) et de diamètre constant dl et une seconde partie d'épaisseur e2 + e3 et de diamètre d2 inférieur à dl de manière à constituer une face de lamage (31) pour l'appui d'une extrémité de rivet après assemblage (7) où l'épaisseur e2 de la garniture dans la 30 deuxième partie des trous est comprise entre 2 et 15 pour cent de l'épaisseur totale et + e2 de la garniture defrottement (3). 12. Procédé de fabrication d'un organe de friction selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'on utilise un outil coupant de lamage pour usiner la garniture de frottement (3) et la pièce intercalaire (6) collées, ledit outil coupant comprenant une première partie pour enlever de la matière dans la garniture (3) et la pièce intercalaire (6) et former un trou débouchant avec un diamètre d2 sur la surface extérieure, opposée à la surface collée sur la garniture, de la pièce intercalaire (6) et ledit outil coupant comprenant également une deuxième partie de diamètre dl pour enlever de la matière dans au moins la garniture (3) et former une face de lamage (31). 13. Procédé de fabrication d'un organe de friction selon la revendication précédente caractérisé en ce que la deuxième partie de diamètre dl de l'outil coupant de lamage comprend une arête perpendiculaire à l'axe de l'outil coupant de lamage pour former une face de lamage (31) plane. 14. Procédé de fabrication d'un organe de friction selon la revendication 12 caractérisé en ce que la deuxième partie de diamètre dl de l'outil coupant de lamage comprend une arête inclinée par rapport à l'axe de l'outil coupant de lamage pour former une face de lamage (31) conique. 15. Procédé de fabrication d'un disque de friction comprenant une étape d'approvisionnement d'un organe de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 suivie d'une étape de fixation par rivet dudit organe de friction à un disque progressif (2). 16