Brevet FR3078124A1 — publié le 20190823

-1- Garniture de friction pour embrayage et disque de friction pour embrayage la comportant La présente invention concerne une garniture de friction pour embrayage et un disque de friction pour embrayage la comportant, notamment pour véhicules automobiles, tel que les véhicules de tourisme ou les véhicules industriels. Un embrayage de véhicule automobile comprend, d'une manière générale, un disque de friction portant sur chacune de ses faces des garnitures de friction fixées à un support éventuellement commun, le support étant fixé à un moyeu cannelé en prise avec un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Classiquement, une garniture de friction comporte un matériau de friction fixé comprenant une face de fixation en regard d'un support métallique, et une face de friction plane opposée à la face de fixation et apte à contacter un contre-matériau, tel qu'un plateau de réaction ou un plateau de pression de l'embrayage, pour transmettre le couple moteur. Le disque de friction est placé entre, d'une part, un plateau de réaction dit « volant moteur » relié directement ou indirectement au vilebrequin du moteur du véhicule et, d'autre part, un plateau de pression d'un mécanisme d'embrayage comportant un couvercle relié au plateau de réaction et un moyeu d'embrayage, tel par exemple qu'un diaphragme annulaire, sollicitant axialement le plateau de pression qui est relié en rotation au couvercle tout en pouvant se déplacer axialement par rapport à celui-ci de manière limitée. Pendant la phase d'embrayage, le plateau de pression se déplace axialement en direction du volant moteur venant en contact avec une face d'une garniture de friction du disque de friction. En position embrayée, les garnitures du disque de friction sont serrées entre le plateau de réaction et le plateau de pression, de sorte que le couple du moteur est transmis à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. En outre, un dispositif de progressivité est classiquement placé entre les deux garnitures de friction, d'une part pour permettre la transmission progressive et sans à-coup du couple moteur lors d'une opération d'embrayage et, d'autre part, pour compenser des défauts géométriques des surfaces de l'embrayage, par exemple des défauts de planéité, de rectitude radiale, d'orientation de la forme, de circularité, de battement axial... des surfaces de frottement de l'embrayage. -2- Au cours de la phase de débrayage, le plateau de pression se déplace axialement pour libérer le disque de friction de la pression qu'il exerçait sur les garnitures de friction. La transmission entre la boîte de vitesse et le moteur est interrompue. Plus précisément, le débrayage est effectif lorsque le couple résiduel 5 transmis est inférieur à une valeur prédéterminée fonction de la position du plateau de pression. Néanmoins, en position débrayée, un couple résiduel de frottement peut exister suite à un défaut de complémentarité entre les surfaces du plateau de pression et de la face de friction de la garniture destinées à coopérer l'une avec 10 l'autre. Afin de pallier cet inconvénient, il est connu de trier les garnitures de friction en fonction du degré de planéité de leur face de friction à l'état libre. Une autre solution consiste à faire subir un post-traitement thermique à un empilement de garnitures sous contrainte, c'est-à-dire sous un poids. Ce traitement permet de 15 conférer une bonne planéité de leur face de friction, c'est-à-dire de garantir le degré de planéité de la face de friction à l'état libre, i.e. sans contrainte. Néanmoins, bien que la surface de la face de friction respecte l'exigence de planéité, les variations de planéité de la face de friction peuvent générer des couples résiduels pendant la phase d'embrayage notamment dans le cas de systèmes d'embrayage à faibles 20 levées de plateau et ayant des raideurs faibles de disque de progressivité sur le début de course. Il existe donc un besoin d'améliorer les systèmes d'embrayage afin de réduire le couple résiduel transmis par le disque de friction assemblé lors de la sélection d'un rapport de vitesse. 25 Ainsi, l'invention propose de fournir une garniture de friction dont la forme de la surface de frottement est maîtrisée permettant de remédier à ce problème et notamment de réduire le couple résiduel transmis par le disque de friction assemblé lors de la sélection d'un rapport de vitesse. À cet effet, la présente invention a pour objet une garniture de friction pour 30 embrayage, notamment pour véhicule automobile, comportant une face de friction et une face de fixation parallèle à la face de friction, la garniture de friction formant une portion tronconique de révolution autour d'un axe de révolution, ayant une génératrice curviligne et une hauteur comprise entre 0,05 mm et 1,50 mm à l'état libre, et de préférence inférieure à 0,90 mm. -3- Ainsi, une telle garniture de friction permet de résoudre les dysfonctionnements précités, notamment de minimiser voire d'éliminer le couple résiduel et perturbateur entre le moteur et la boîte de vitesse lors de la phase de débrayage. 5 En outre, l'invention permet d'éliminer les bruits et vibrations produits lors de la phase de débrayage. De plus, une garniture de friction selon l'invention permet également de réduire l'inconfort de l'utilisateur en minimisant les mouvements oscillants dans la chaîne de puissance. 10 La garniture de friction selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la garniture de friction est en outre conformée de sorte que l'angle moyen entre la génératrice et l'axe de révolution est supérieur à 85° et strictement 15 inférieur à 90° ; - la face de friction est agencée en regard de l'axe de révolution ; - la portion tronconique est délimitée à une extrémité par une première base et à l'autre extrémité par une seconde base, et dans laquelle la garniture de friction est conformée de sorte que la hauteur de la partie tronconique est 20 comprise entre 0,05 mm et 0,50 mm, de préférence entre 0,05 et 0,15 mm, lorsque la garniture de friction est soumise à une charge de 50 N entre sa première base et sa seconde base ; - la génératrice est une droite ; - la génératrice est une parabole ou une hyperbole ; 25 - la génératrice comporte des portions convexes et/ou des portions concaves et/ou des portions linéaires ; - la largeur de piste de la garniture est comprise entre 10 mm et 100 mm ; - la distance orthogonale entre la face de friction et la face de fixation de la garniture est comprise entre 1 mm et 6,5 mm, avantageusement entre 30 2,5 mm et 6,0 mm ; - la garniture de friction comportant un matériau de friction arrangé entre les faces de friction et de fixation, du type mono matériau composite et multi matériaux composites ; - la garniture de friction est une garniture de friction à sec pour embrayage. -4- Un autre objet de l'invention concerne un disque d'embrayage, notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins une garniture de friction selon l'invention. Selon un mode de réalisation, le disque d'embrayage comporte en outre une 5 autre garniture de friction et un dispositif de progressivité placé entre les deux garnitures de friction. L'invention a également pour objet un procédé de conformation d'au moins une telle garniture de friction, le procédé comprenant les étapes suivantes : 1) une première étape de déformation et 10 2) une étape de fixation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes : 15 - la figure 1 illustre une vue en coupe d'une garniture de friction selon un premier mode de réalisation de l'invention. - les figures 2 à 4 illustrent des vues en coupe de garnitures de friction selon d'autres modes de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue schématique de l'application d'une charge de 50 N à 20 une garniture de friction selon un test ; Sur les figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention. 25 L'invention concerne un disque de friction pour embrayage (non illustré), notamment pour véhicule automobile, tel que les véhicules de tourisme ou les véhicules industriels. Par exemple, le disque de friction peut être destiné à un dispositif d'embrayage à sec ou à frottement humide. 30 Le disque de friction est configuré pour être placé entre, d'une part, un plateau de réaction dit « volant moteur » relié directement ou indirectement au vilebrequin du moteur du véhicule et, d'autre part, un plateau de pression d'un mécanisme d'embrayage -5- Un tel disque de friction pour embrayage comporte une première et une seconde garniture de friction, chacune portée par une face du disque de friction et fixée à un support du disque de friction. Selon un mode de réalisation, les deux garnitures de friction sont fixées à un 5 même support. Le support est, ou les supports sont le cas échéant, destiné(s) à être fixé(s) à un moyeu cannelé en prise avec un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Chaque garniture de friction comporte un matériau fixé au support et comprenant une face de fixation ou d'appui en regard du support métallique, et une 10 face de friction ou de frottement opposée à la face de fixation. Chaque face de friction est apte à contacter un contre-matériau. Par exemple, la face de friction de la première garniture de friction est apte à contacter le plateau de pression de l'embrayage tandis que la face de friction de la seconde garniture de friction est apte à contacter le plateau de réaction de 15 l'embrayage. Pour chaque garniture de friction, le matériau de friction peut être collé ou surmoulé sur le support métallique. De préférence, le disque de friction pour embrayage comporte en outre un dispositif de progressivité placé entre les deux garnitures de friction. 20 Selon l'invention, au moins une garniture de friction parmi la première garniture de friction et la seconde garniture de friction est une garniture de friction selon l'invention et qui va être maintenant être détaillée. La figure 1 illustre un mode de réalisation préféré d'une garniture de 25 friction 10 pour embrayage selon l'invention. La garniture de friction 10 à un axe de révolution noté A. Comme indiqué précédemment, la garniture de friction 10 comporte un matériau 12 définissant une face de fixation 16, également appelée face d'appui, configurée pour être fixée à un support métallique et une face de friction 14, 30 également appelée face de frottement, opposée à la face de fixation 16. La face de friction 14 est apte à contacter un contre-matériau, tel qu'un plateau de réaction ou un plateau de pression de l'embrayage. La garniture de friction 10 comporte en outre un bord radialement interne 18 et un bord rad ialement externe 20. -6- Selon l'invention, les faces de friction 14 et de fixation 16 sont parallèles, c'est-à-dire que la face de fixation 16 et la face de friction 14 sont équidistantes du bord radialement interne 18 au bord radialement externe 20 de la garniture de friction 10. En d'autres termes, l'épaisseur notée e, du matériau de friction 12 est 5 constante, l'épaisseur e étant définie comme la dimension du matériau selon un axe orthogonal à la face de friction 14. De préférence, cette distance orthogonale entre la face de friction 14 et la face de fixation 16 de la garniture est comprise entre 1 mm et 6,5 mm. Selon l'invention, la garniture de friction 10 forme une portion tronconique de 10 révolution autour de l'axe de révolution A, délimitée à une extrémité par une petite base 22 et à l'autre extrémité par une grande base 24. Ainsi, le bord radialement interne 18 de la garniture de friction 10 définit la petite base 22 de la portion tronconique tandis que le bord radialement externe 20 de la garniture de friction définit la grande base 24 de la portion tronconique 15 parallèle à la petite base 22. Selon l'invention, la portion tronconique a une génératrice curviligne, notée C, et une hauteur H comprise entre 0,05 mm et 1,50 mm, et de préférence inférieure à 0,90 mm. La hauteur de la portion tronconique de révolution est la distance orthogonale entre la petite base 22 et la grande base 24. Cette hauteur H 20 est définit à l'état libre, c'est-à-dire sans contrainte exercée sur la garniture de friction 10. Ainsi selon l'invention, la face de friction 14 n'est pas plane. De préférence, l'angle moyen noté a entre la génératrice curviligne C et l'axe de révolution A est supérieur à 85° et strictement inférieur à 90°. Par exemple, on 25 définit l'angle moyen du cône de la portion tronconique formant la garniture de friction comme l'angle entre la droite moyenne de la génératrice et l'axe de révolution A. L'angle moyen peut également être défini comme étant le maximum des angles de cônes tronqués, de génératrice linéaire pouvant être inscrits dans la 30 portion tronconique de la garniture de friction. Ainsi, la conicité de la garniture de friction est comprise strictement supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 15 %, cette conicité se définissant par rapport à un axe normal à la petite base, notamment par rapport à l'axe de révolution A. -7- Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la génératrice de la portion tronconique de la garniture de friction est une droite C. Les figures 2 et 3 illustrent d'autres modes de réalisation alternatifs dans lesquels la génératrice est respectivement une parabole 02 ou une hyperbole 03. 5 Selon l'exemple illustré sur la figure 4, la génératrice de la portion tronconique comporte deux segments linéaires 04. Bien entendu, la génératrice peut également comporter des portions convexes et/ou des portions concaves et/ou des portions linéaires. Par exemple, la génératrice C peut être définie par la forme des contre- 10 matériaux destinés à être en contact avec la garniture de friction. Selon un mode de réalisation préféré, la face de friction 14 est agencée en regard de l'axe de révolution A telle qu'illustrée sur les figures 1 à 4. En d'autres termes, la surface de la face de friction 14 est convexe, elle s'évase lorsqu'on s'éloigne du support métallique lorsque la garniture est fixée au support métallique. 15 Selon encore d'autres termes, la face de friction 14 est formée par la surface intérieure de la portion tronconique de la garniture de friction 10. De préférence, la garniture de friction 10 est configurée de sorte que sa largeur de piste est comprise entre 10 mm et 100 mm. On appelle largeur de piste la plus petite distance dans un plan contenant l'axe de révolution A entre la petite base 20 22 et la grande base 24. Dans le cas d'une génératrice linéaire, la largeur de piste est l'apothème de la portion tronconique. Avantageusement, la garniture de friction 10 est conformée de sorte que la hauteur H de la partie tronconique est comprise entre 0,05 mm et 0,50 mm, lorsque la garniture de friction 10 est soumise à une charge de 50 N entre la petite base 22 25 et la grande base 24, et de préférence entre 0,05 et 0,15 mm. La figure 5 illustre l'application de la charge 30 de 50 N à la garniture de friction. Celle-ci est placée de sorte que la petite base soit en appui sur un marbre 40 et une charge 30 de 50 N est alors appliquée sur la grande base 24. Des tests ont ainsi montrés que de telles garnitures selon l'invention ayant 30 une surface de frottement dont la forme est maîtrisée permettent notamment de réduire le couple résiduel transmis par le disque de friction assemblé lors de la phase de débrayage pendant la sélection d'un rapport de vitesse. De telles garnitures sont conformées par exemple selon un procédé de stabilisation géométrique dans un conformateur adapté, en température, sous -8- humidité contrôlée, sous pression ambiante ou en autoclave en présence d'eau ou de saturation humide. L'invention a été décrite dans le cadre d'une garniture de friction et d'un 5 disque de friction pour embrayage. Bien entendu, d'autres applications de la garniture de friction et du disque de friction conforme à l'invention sont également possibles sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, REVENDICATIONS1. Garniture de friction (10) pour embrayage, notamment pour véhicule automobile, comportant une face de friction (14) et une face de fixation (16) parallèle à la face de friction, la garniture de friction formant une portion tronconique de révolution autour d'un axe de révolution (A), ayant une génératrice curviligne (C) et une hauteur (H) comprise entre 0,05 mm et 1,50 mm à l'état libre, et de préférence inférieure à 0,90 mm. 2. Garniture de friction selon la revendication 1, en outre conformée de sorte que l'angle moyen (a) entre la génératrice (C) et l'axe de révolution (A) est supérieur à 85° et strictement inférieur à 90°. 3. Garniture de friction selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la face de friction (14) est agencée en regard de l'axe de révolution (A). 4. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la portion tronconique est délimitée à une extrémité (18) par une première base (22) et à l'autre extrémité (20) par une seconde base (24), et dans laquelle la garniture de friction (10) est conformée de sorte que la hauteur (H) de la partie tronconique est comprise entre 0,05 mm et 0,50 mm, de préférence entre 0,05 et 0,15 mm, lorsque la garniture de friction est soumise à une charge de 50 N entre sa première base et sa seconde base. 5. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la génératrice (C) est une droite (Ci). 6. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la génératrice est une parabole (C2).ou une hyperbole (Ce). 7. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la génératrice comporte des portions convexes et/ou des portions concaves et/ou des portions linéaires. -10- 8. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la largeur de piste de la garniture est comprise entre 10 mm et 100 mm. 9. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans 5 laquelle la distance orthogonale (e) entre la face de friction (14) et la face de fixation (16) de la garniture est comprise entre 1 mm et 6,5 mm. 10. Garniture de friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un matériau (12) arrangé entre les faces de friction (14) et de 10 fixation (16), du type mono-matériau composite et multi-matériaux composites. 11. Disque d'embrayage, notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins une garniture de friction selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10. 15 12. Disque d'embrayage selon la revendication 11, comportant en outre une autre garniture de friction et un dispositif de progressivité placé entre les deux garnitures de friction. 20 13. Procédé de conformation d'au moins une garniture de friction pour embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10, le procédé comprenant les étapes suivantes : 1) une première étape de déformation et 2) une étape de fixation. 25