EP4448981A1 - Disque de friction à rigidité améliorée - Google Patents

Disque de friction à rigidité améliorée

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Publication number
EP4448981A1
EP4448981A1 EP22835652.3A EP22835652A EP4448981A1 EP 4448981 A1 EP4448981 A1 EP 4448981A1 EP 22835652 A EP22835652 A EP 22835652A EP 4448981 A1 EP4448981 A1 EP 4448981A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
friction
grooves
friction lining
disc
internal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22835652.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Roël VERHOOG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Embrayages SAS
Original Assignee
Valeo Embrayages SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Embrayages SAS filed Critical Valeo Embrayages SAS
Publication of EP4448981A1 publication Critical patent/EP4448981A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/60—Clutching elements
    • F16D13/64—Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/22—Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52—Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/60—Clutching elements
    • F16D13/64—Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • F16D2013/642—Clutch-plates; Clutch-lamellae with resilient attachment of frictions rings or linings to their supporting discs or plates for allowing limited axial displacement of these rings or linings

Definitions

  • the invention relates, in general, to the technical field of multi-disc clutches.
  • the invention relates more specifically to a friction disc for a multi-disc wet clutch device.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to dual clutch gearboxes also called DCT (acronym for the English name Dual Clutch Transmission) for motor vehicles.
  • DCT acronym for the English name Dual Clutch Transmission
  • axial and radial direction means axes parallel or perpendicular to the main axis of the friction discs in the multi-disc clutch. The same goes for front and rear or top and bottom which are respectively oriented according to the normal arrangement of the clutch in a motor vehicle.
  • Multi-disc clutches comprise a stack of friction discs and metal plates.
  • the friction discs have a friction lining and are notched on their inner periphery in order to be linked in rotation to an input shaft of a gearbox, also called a clutch nut.
  • the metal plates are notched on their outer periphery in order to be connected in rotation to a clutch bell integral with a flywheel and a motor shaft.
  • the friction discs are interposed between the metal plates and together form a stack maintained under pressure by springs when the clutch is closed so that the engine torque is transmitted by the stack of friction disc and metal plates to the gearbox. speed.
  • When the clutch is open the pressure in the stack is released and only a residual torque, also called drag torque, is transmitted by the clutch device.
  • the friction disc has a wavy shape in order to limit the friction surfaces with the metal plates to transmit the drag torque to the gearbox.
  • oil-bath multi-disc gearboxes the friction discs and the metal plates are immersed in a fluid allowing the thermal energy generated by the friction between the friction discs and the metal plates to be evacuated.
  • Oil bath gearboxes are known in which the oil centrifuged by the rotation of the friction discs rises in grooves formed in the friction lining covering the main faces of the friction discs. These grooves present meandering paths for the oil to create overpressure areas in which the oil generates hydrostatic pressure that pushes the friction discs away from the metal plates.
  • the profile of the grooves induces substantial pressure drops in the flow of the oil, which is detrimental to the cooling of the friction discs and the oil which stagnates in certain parts of the grooves tends to overheat.
  • these sinuous paths formed by the grooves are long and therefore reduce the surface area of the friction linings, which reduces the effectiveness of the friction discs in transmitting torque from the engine to the gearbox.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art mentioned above by proposing in particular a friction disc which optimizes the path of the centrifuged oil while generating a hydrostatic pressure axial reducing friction between the friction discs and the metal plates when the clutch is open in order to limit drag torque.
  • the invention proposes, according to a first aspect of the invention, a friction disc comprising an annular support disc having a first and a second main face, and a friction lining fixed to each of said first and second main faces and delimited by an outer edge and an inner edge.
  • the friction lining has a plurality of grooves able to allow the flow of a fluid in said plurality of grooves under the effect of the centrifugal force generated by the rotation of the disc.
  • said plurality of grooves comprises a first group of internal grooves extending from the inner edge of said friction lining to an intermediate zone located between said inner edge and said outer edge of said friction lining, a second group of external grooves extending from the outer edge of said gasket to said intermediate zone, and a plurality of through holes made through the support disc.
  • the through holes are arranged in said intermediate zone so that the fluid flowing in an internal groove of the friction lining fixed on the first main face ends up in the intermediate zone at the level of a through hole, and passes to the through it on the other side of the support disc to continue to flow in an external groove of the friction lining fixed on the second main face located vis-à-vis said internal groove.
  • each internal groove of the first group of grooves of a friction lining fixed on the first main face of the support disk is arranged alternately with one of the external grooves of the second group of grooves of the same friction lining, and in vis-à-vis an external groove of the second group of grooves of the friction lining fixed on the second main face of the support disc; and/or each through hole places an internal groove of the friction lining of the first main face of the support disc in communication with an external groove of the friction lining of the second main face of the support disc so that each internal groove of the friction lining on one main face of the support disc forms with the facing outer groove on the other main face of the support disc and the through hole which connects them a fluid flow channel extending from the edge interior of the friction lining fixed on one main face to the outer edge of the friction lining fixed on the other main face of the support disc.
  • the internal grooves and/or the external grooves of each friction lining extend:
  • each internal groove extends between two fluid inlets formed on the inner edge of the friction lining; and/or each outer groove extends between two fluid outlets formed on the outer edge of the friction lining; and each through hole is located between the two fluid inlets of the same internal groove and/or between the two fluid outlets of the same external groove facing each other.
  • the external and internal grooves have a V, U or circular arc shape, and the through hole is located in the tip of the V, in the middle branch of the U, or in the central part of the circular arc formed by each groove.
  • the internal grooves and the external grooves open into the intermediate zone where the through hole is located in an overpressure zone dimensioned so that the pressure of the fluid located in the overpressure zone generates a force directed axially with respect to the support disc.
  • the external grooves and the internal grooves are cut through the thickness of the friction lining, and/or a secondary groove network is formed by embossing the friction lining.
  • the friction lining is made up of a plurality of friction pads assembled edge to edge.
  • the friction pads have a trapezoidal shape and are arranged head to tail, and/or the side edges of the friction pads extend in the extension of the external and/or internal grooves.
  • a clutch device composed of a plurality of friction discs interposed between metal plates, in which the friction discs (1) are as defined below. above.
  • the fluid located in the internal grooves is pressurized at the level of the through holes by the centrifugal force created by the rotating friction discs, and this pressurized fluid generates a force directed axially with respect to the friction discs on either side of each through-hole in order to contribute to separating the friction discs from the metal discs when the clutch device is open.
  • FIG. 1 Figure 1 shows a perspective view of a friction disc
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of the friction disc of Figure 1 between two metal plates
  • Figure 3A shows a friction disc with inclined grooves
  • Figure 3B shows a friction disc with arcuate grooves
  • Figure 3C shows a gooseneck grooved friction disc
  • Figure 3D shows a friction disc with semi-circular grooves
  • Figure 4 shows a friction disc with several through holes in the grooves
  • Figure 5A shows a friction disc with oil exiting through the embossing
  • Figure 5B shows a cross section of the friction disc of Figure 5A
  • Figure 6A shows a friction disc with trapezoidal friction pads
  • Figure 6B shows a friction disc with radially edged friction pads on either side of the grooves
  • Figure 6C shows a friction disc with pads whose edges are in the extension of the grooves.
  • multi-disc clutches comprise an axial stack of friction discs 1 interposed between metal plates 2 whose main faces are substantially smooth.
  • a friction disc 1 is shown in Figure 1 [Fig. 1] and Figure 2 [Fig. 2] shows a friction disc 1 interposed between two metal plates 2.
  • the friction disc 1 comprises a support disc 3 of annular shape having a first and a second main face 4 and 5, and a friction lining 6 fixed on each of said first and second main faces 4 and 5.
  • the friction lining friction 6 is delimited by an outer edge 7 and an inner edge 8 inscribed in the surface of the corresponding main face 4 or 5 of the friction disc 1 .
  • the support disc 3 has grooves 9 on its inner edge in order to be connected in rotation with a clutch hub [not shown].
  • the friction lining 6 has a plurality of grooves 10 and 11 which are able to allow the flow of a fluid substantially radially with respect to the friction disc 1 under the effect of the centrifugal force generated by the rotation of the friction disc 1 .
  • This fluid can be a gearbox oil or any other suitable fluid.
  • the plurality of grooves comprises a first group of internal grooves 10 extending from the inner edge 8 of the friction lining 6 to an intermediate zone located between said inner edge 8 and said outer edge 7 of the friction lining. 6.
  • the plurality of grooves further comprises a second group of external grooves 1 1 which extend from the outer edge 7 of the gasket 6 to said intermediate zone.
  • a plurality of through holes 12 are made through the support disc 3. These through holes 12 are arranged in the intermediate zone so that the fluid flows along a path 13 shown in Figure 2 [Fig. 2], the path 13 of the fluid extends along one of the internal grooves 10 of the first group of grooves of the friction lining 6 fixed on the first main face 4 as far as the intermediate zone at the level of a hole through 12.
  • each internal groove 11 of the first group of grooves of a friction lining 6 fixed on the first main face 4 of the support disc 3 is arranged alternately with one of the external grooves 1 1 of the second group of grooves of the same friction lining 6, and opposite - screw of an external groove 1 1 of the second group of grooves of the friction lining 6 fixed on the second main face 5 of the support disc 3.
  • Each through hole thus communicates an internal groove 10 of the friction lining 6 of the first main face 4 of the support disc 3 with an external groove 11 of the friction lining 6 of the second main face 5 of the disc support 3.
  • This arrangement allows each internal groove 10 of the friction lining 6 on a main face 4 or 5 of the support disc 3 to form with the external groove 11 facing each other on the other main face 4 or 5 of the support disc 3 and the through hole 12 which connects them forms a fluid flow channel along the path 13.
  • This centrifuged fluid flow channel extends from the inner edge 8 of the friction lining 6 fixed on one side main face 4 or 5 to the outer edge 7 of the friction lining 6 fixed on the other main face 4 or 5 of the support disc 3.
  • the internal grooves 11 and the external grooves 10 are blind and end in the intermediate zone where the through holes 12 are located around which is formed an overpressure zone 14 dimensioned so that the pressure of the fluid in the overpressure zone generates an axial force F on each side of the friction disc 3 directed axially with respect to the support disc 3 to separate the metal plates 2 located opposite the first main face 4 and the second main face 5 of the backing disc 3.
  • Figure 1 shows an arrangement in which the internal grooves 10 are arranged alternately with the external grooves on a friction lining 6 and the other friction lining 6 fixed on the other face of the friction disc has a similar arrangement internal and external grooves 10 and 11.
  • the friction linings 6 of the same friction disc 6 are offset by one pitch so that each internal groove 10 of a friction lining is in the extension of an external groove 1 1 of the other pad 6 and vice versa.
  • other arrangements of the grooves are possible.
  • all the internal grooves 10 can be arranged on one friction lining while all the external grooves 11 are arranged on the other friction lining 6 of a friction disc 1 (not shown).
  • the mass of fluid located at the level of the overpressure zones 14, although continuously renewed by the passage of the fluid in the through holes 12 and therefore cooled, can be considered as a mass of static fluid in order to simplify the calculation of the forces axial F d causes the section of the through holes to be much smaller than the section of the grooves. So, according to the mathematical formula
  • the holes are preferably placed in the center of the strip covered by the friction lining 6 in order to minimize production costs by reducing the disparity of the shapes of the friction lining 6.
  • an embossing 15 can be formed by pressing on the outer face of the friction linings 6 in order to create a secondary network of grooves of depth less than those of the external and internal grooves 10 and 11 in which the fluid can flow. 'flow out.
  • the embossing depth is of the order of 0.2 mm for a depth of internal and external grooves 10 and 11 equal to the thickness of the friction lining which is between 0.6 and 0.8 mm.
  • Figure 3A shows an embodiment of the internal and external grooves 10 and 11 in which the longitudinal axis of the internal grooves 10 forms an angle 16 with a radial direction of the friction disc 1.
  • the external grooves 11 can be inclined at the same angle as the internal grooves 10 as illustrated in FIG. 3A [Fig. 3A] thus the external grooves 1 1 on the other side of the friction disc 1 are inclined on the other side of the radial direction and the path of the fluid changes direction by crossing the support disc 3.
  • the external grooves 1 1 can be inclined on the other side of the radial direction with respect to the internal grooves 10 (not shown).
  • the external grooves 1 1 on the other side of the friction disc 1 are inclined on the same side of the radial direction as the internal grooves 10, and are found in the extension of the internal grooves 10.
  • Figure 3B shows an alternative embodiment of the internal grooves 10 and the external grooves 11 in which, instead of being rectilinear, the internal grooves 10 extend according to an arc of a circle between the internal edge 8 and the intermediate zone in which is the through hole 12 and the outer grooves 1 1 extend in an arc of a circle between the outer edge 7 and said intermediate zone in which the through hole 12 is located.
  • the inner and outer grooves 10 and 1 1 are all in the shape of an arc of a circle. Nevertheless, it is possible to have only the internal grooves 10 or the external grooves 11 in the shape of an arc of a circle and the grooves which extend them on the other face of the friction disc 1 having another shape, for example a shape straight (not shown).
  • Figure 3C shows another alternative embodiment of the internal grooves 10 and the external grooves 11.
  • the internal grooves 10 have a gooseneck shape extending between the inner edge 7 and the intermediate zone in which the through-holes 12, while the outer grooves 11 are straight and directed radially between the outer edge 7 and the intermediate zone where the through-holes 12 are located.
  • the external grooves 11 can also be gooseneck-shaped, or in any other form, with internal grooves 10 rectilinear or in another form.
  • the 3D figure [Fig. 3D] shows internal grooves 10 in the form of an arc of a circle extending from the inner edge 8 to the intermediate zone where the through holes 12 are located, and external grooves 11 also in the shape of an arc of a circle extending from the outer edge 7 to the intermediate zone where the through holes 12 are located.
  • the internal grooves 10 can be in the shape of an arc of a circle with straight external grooves or in another shape.
  • the internal grooves 10 are in the shape of an arc of a circle and each have two fluid inlets 17 at the level of the inner edge 8 of the friction lining 6.
  • the through holes 12 are located in the middle of each arc of a circle formed by the internal grooves 10 and/or the external grooves 11.
  • the internal grooves 10 and/or the external grooves 11 may have a V or U shape instead of the circular arc shape with respectively two fluid inlets at the inner edge 8, and/or two fluid outlets at the edge exterior 7 with the through holes 12 located in the tip of the V or in the middle part of the U (not shown) between the two fluid inlets 17 and/or the two fluid outlets 18.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of the invention in which several through holes 12 connect an internal groove 10 on the first main face 4 of the support disc 3 and an external groove 11 on the second main fee 5 of the support disc 3 and vice versa.
  • the fluid travels the internal grooves 10, for example of rectilinear shape to reach the through hole 12 at the end of the internal groove 10 which does not emerge.
  • the through hole 12 opens into a hole in the friction lining 19 of section greater than that of the through hole 12.
  • the hole in the friction lining 19 forms a closed outlet emerging exclusively on the embossing 15 formed on the outer face of the friction lining 6.
  • the embossing 15 can take the form of grooves radial with respect to the hole of the friction lining 19 which can be combined with concentric grooves thereto as illustrated in FIG. 5A [Fig; 5A],
  • the stack of friction discs 1 and metal plates 2 of a multi-disc clutch device transfers a torque from the engine to the gearbox which is between a few tens of Newton meters, for example 50 Nm, when the clutch is open, and a few hundred Newton meters, for example 300 Nm, when the clutch is closed.
  • the importance of the torque to be transmitted when the clutch is closed requires very flat friction discs 1 in order to avoid excessive heating of the contact points between the friction discs 1 and the metal plates 2.
  • a drag torque of a few tens of Newton meters passes between the friction discs 1 and the metal plates 2. This torque is transient and allows the vehicle to move at low speed and without acceleration, for example during maneuvers or in line tracking.
  • the friction discs 1 are corrugated along radial axes 20 as shown in FIG. 6A [FIG. 6A], These undulations are formed by bonding the support disc 3 to form 8 undulations per revolution. These undulations make it possible to limit the friction surface of the friction discs 1 at the top of the undulations.
  • the stiffness of the friction discs 1 must be neither too flexible nor too stiff and this stiffness must allow excitation of the system outside the frequency of the resonant frequency between 5 and 20Hz. Insufficient stiffness of the friction disc would approach the system excitation frequency to the resonant frequency.
  • the friction lining 6 is made of a paper-like friction material which can be monolayer or bilayer and which comprises organic reactive materials combined with fillers.
  • the organic reactive material can be chosen from thermosetting resins, elastomeric resins and mixtures thereof.
  • the resin is chosen from phenolic, epoxy, melamine, formaldehyde resins and mixtures thereof.
  • the resin is a phenolic resin.
  • the fillers are chosen from organic fillers, inorganic fillers, fibers and mixtures thereof.
  • the organic and inorganic fillers are chosen from metals, plastics, ceramics, glass and mixtures thereof.
  • the organic fillers are chosen from graphite, carbon black, NBR rubber, i.e. nitrile-butadiene rubber, cashew nuts, activated carbon, diatomaceous earth and mixtures thereof.
  • the inorganic fillers are chosen from metal sulphides, barium sulphate and mixtures thereof.
  • the fibers are synthetic or natural fibers.
  • the fibers are chosen from glass, acrylonitrile, carbon, aramid, copper, brass, cotton and cellulose fibers.
  • the fibers are of short size, that is to say of length less than 10 mm.
  • the fibers can be cut and/or continuous.
  • the friction lining 6 is formed in one piece fixed on the two main faces 4 and 5 of the support disc 3 in order to contribute as much as possible to its stiffness.
  • this solution cannot be envisaged in production, because cutting out the friction linings 6 would lead to significant unusable off-cuts, which increases the production cost of the friction discs 1 .
  • the friction linings 6 are obtained by assembling on the support disc 3 a plurality of friction pads 21 . Friction pad assemblies 21 are known in which the edges of adjacent friction pads are not joined to create the fluid flow grooves. This non-contiguous arrangement of the friction pads 21 has the consequence of reducing the flexibility and is therefore not desirable.
  • the configuration of the fluid flow grooves according to the invention allows more freedom for cutting the friction pads 21, because the internal grooves 10 and the external grooves 11 are not aligned with each other on a friction lining 6 as described. above.
  • An additional complexity in the cutting of the friction pads consists in cutting the friction pads 21 so as to limit the number of friction pads of different shape in order to reduce the complexity of their assembly and thus the cost price of the friction discs 1 .
  • FIG. 6A shows friction pads 21 of trapezoidal shape joined together edge to edge.
  • the advantage of the trapezoidal shape is that the edges of the pads are not parallel to the axes of the undulations and thus improves the stiffness of the friction discs.
  • To form a friction lining 6 from trapezoidal friction pads it is necessary to cut out 30 friction pads 22 having two different shapes and glued head to tail on the support disc 3. That is to say a first friction pad 22 pointing inward from friction disc 6, and a second friction pad 23 pointing outward from friction disc 6.
  • the outer grooves 11 are cut through the first friction pads 22 while the internal grooves 10 are cut through the second friction pads 23.
  • the grooves are cut on the wider edge of the friction pads.
  • the flow of fluid in the grooves depends on the cube of the height of the grooves, so it is preferable to cut the grooves through the entire thickness of the friction linings 6 rather than forming them by pressing the friction linings 6
  • Internal and external grooves 10 and 11 whose main axis is inclined with respect to the radii of the friction disc are to be favored in order to increase the stiffness of the friction disc.
  • the combination of the cutting of the friction pads 21 and the orientation of the grooves allow extensive control of the stiffness of the friction disc for the same sheet metal stiffness of the support disc 3 and the same composition of the paper constituting the friction lining. 6.
  • Figure 6B shows friction pads 21 whose edges are cut radially with respect to friction disc 1 with internal grooves and external 10 and 11 cut out in the middle part of each friction pad.
  • the general shape of all skates is similar.
  • the only difference between the friction pads consists in the arrangement of the groove which gives pads having an external groove 1 1 glued alternately with pads having an internal groove 10.
  • Figure 6C shows a friction lining 6 of friction disc 1 consisting of an assembly of friction pads 21 of identical shape with cutouts 24 made in the extension of the internal grooves 10 and the external grooves 11.
  • two adjacent pads 21 have an identical shape, but are glued to the support disk 3 by their opposite faces.
  • the friction disc 6 according to the invention makes it possible to obtain an axial force of separation of the friction discs 1 and the metal plates 2 without the disadvantages of fluid stagnation in the grooves and thus reducing the degradation fluid due to excessive heating.
  • the generation of this axial force from the hydrostatic pressure of the fluid in the grooves is important, because these multi-plate clutch systems are mainly used in DCT transmissions in which one of the clutches is constantly rubbing.
  • the invention thus makes it possible to control on the one hand the axial force by acting on the pressure drops at the level of the through holes 12 and the surfaces of the internal grooves 10 upstream and the external grooves 1 1 downstream of the through holes 12, and on the other hand the stiffness of the friction discs by varying the configuration of the cutouts of the friction pads 21 in combination with the configuration of the internal 0 and external 11 grooves.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un disque de friction (1) comprenant un disque support (3) présentant une garniture de friction (6) fixée sur une première et une deuxième face principale (4, 5) du disque support (3). La garniture de friction (6) présente une pluralité de rainures comprenant un premier groupe de rainures internes (10) s'étendant d'un bord intérieur (8) de ladite garniture de friction (6) jusqu'à une zone intermédiaire, et un deuxième groupe de rainures externes (11) s'étendant d'un bord extérieur (7) de ladite garniture de friction (6) jusqu'à ladite zone intermédiaire. Une pluralité de trous traversants (12) sont réalisés au travers du disque support (3) pour relier une rainure interne (10) d'un côté du disque support (3) à une rainure externe (11) sur l'autre face du disque support (3).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Disque de friction à rigidité améliorée
Domaine technique de l’invention
[0001] L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des embrayages multidisques.
[0002] L’invention se rapporte plus spécifiquement à un disque de friction pour un dispositif d’embrayage multidisque à bain d’huile.
[0003] L’invention s’applique en particulier, mais pas exclusivement, aux boîtes de vitesse à double embrayage aussi appelé DCT (acronyme de l’appellation anglaise Dual Clutch Transmission) pour véhicules automobiles.
État de la technique antérieure
[0004] Dans la suite de la description, on entend par direction axiale et radiale des axes parallèle ou perpendiculaire à l’axe principal des disques de friction dans l’embrayage multidisque. Il en va de même pour l’avant et l’arrière ou le haut et le bas qui sont respectivement orientés selon la disposition normale de l’embrayage dans un véhicule automobile.
[0005] Les embrayages multidisques comprennent un empilement de disques de friction et de plateaux métalliques. Les disques de friction présentent une garniture de friction et sont crantés sur leur pourtour intérieur afin d’être liés en rotation à un arbre d’entrée d’une boîte de vitesse, aussi appelé noix d’embrayage. Les plateaux métalliques sont crantés sur leur pourtour extérieur afin d’être reliés en rotation à une cloche d'embrayage solidaire d’un volant d’inertie et d’un arbre moteur. Les disques de friction sont intercalés entre les plateaux métalliques et forment ensemble un empilement maintenu en pression par des ressorts lorsque l’embrayage est fermé afin que le couple moteur soit transmis par l’empilement de disque de friction et de plateaux métalliques à la boîte de vitesse. Lorsque l’embrayage est ouvert, la pression dans l’empilement est relâchée et seulement un couple résiduel aussi appelé drag torque en anglais, est transmis par le dispositif d’embrayage. Le disque de friction présente une forme ondulée afin de limiter les surfaces de frottement avec les plateaux métalliques pour transmettre le drag torque à la boîte de vitesse.
[0006] Dans certaines boîtes de vitesse multidisques dites à bain d’huile, les disques de friction et les plateaux métalliques trempent dans un fluide permettant d’évacuer l’énergie thermique générée par les frottements entre les disques de friction et les plateaux métalliques. Des boîtes de vitesse à bain d’huile sont connues dans lesquelles l’huile centrifugée par la rotation des disques de friction remonte dans des rainures formées dans la garniture de friction recouvrant les faces principales des disques de friction. Ces rainures présentent des parcours sinueux pour l’huile afin de créer des zones de surpression dans lesquelles l’huile génère une pression hydrostatique qui écarte les disques de friction des plateaux métalliques.
[0007] Néanmoins, le profil des rainures induit des pertes de charge substantielles dans l’écoulement de l’huile ce qui nuit au refroidissement des disques de friction et de l’huile qui stagne dans certaines parties des rainures a tendance à surchauffer. De plus, ces parcours sinueux formés par les rainures sont longs et réduisent donc la surface des garnitures de friction ce qui réduit l’efficacité des disques de friction pour transmettre le couple du moteur à la boîte de vitesse.
[0008] Il existe donc un besoin pour des disques de friction dans lesquels l’huile peut s’écouler régulièrement tout en contribuant à l’écartement par pression hydrostatique des disques de friction et des plateaux métalliques et en limitant l’impacte sur la surface des garnitures de friction.
Exposé de l’invention
[0009] La présente invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique mentionnés ci-dessus en proposant notamment un disque de friction qui optimise le parcours de l’huile centrifugée tout en générant une pression hydrostatique axiale réduisant les frottements entre les disques de friction et les plateaux métalliques lorsque l’embrayage est ouvert afin de limiter le drag torque. [0010] À cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect de l'invention, un disque de friction comprenant un disque support de forme annulaire présentant une première et une deuxième face principale, et une garniture de friction fixée sur chacune desdites première et deuxième faces principales et délimitée par un bord extérieur et un bord intérieur. La garniture de friction présente une pluralité de rainures aptes à permettre l’écoulement d’un fluide dans ladite pluralité de rainures sous l’effet de la force centrifuge générée par la rotation du disque. En outre, ladite pluralité de rainures comprend un premier groupe de rainures internes s’étendant du bord intérieur de ladite garniture de friction jusqu’à une zone intermédiaire située entre ledit bord intérieur et ledit bord extérieur de ladite garniture de friction, un deuxième groupe de rainures externes s’étendant du bord extérieur de ladite garniture jusqu’à ladite zone intermédiaire, et une pluralité de trous traversants réalisés au travers du disque support. Les trous traversants sont disposés dans ladite zone intermédiaire de manière à ce que le fluide s’écoulant dans une rainure interne de la garniture de friction fixée sur la première face principale aboutisse dans la zone intermédiaire au niveau d’un trou traversant, et passe au travers de celui-ci de l’autre côté du disque support pour continuer à s’écouler dans une rainure externe de la garniture de friction fixée sur la deuxième face principale située en vis- à-vis de ladite rainure interne.
[0011 ] Avantageusement, chaque rainure interne du premier groupe de rainures d’une garniture de friction fixée sur la première face principale du disque support est disposée alternativement avec une des rainures externes du deuxième groupe de rainures de la même garniture de friction, et en vis-à-vis d’une rainure externe du deuxième groupe de rainures de la garniture de friction fixée sur la deuxième face principale du disque support ; et/ou chaque trou traversant met en communication une rainure interne de la garniture de friction de la première face principale du disque support avec une rainure externe de la garniture de friction de la deuxième face principale du disque support de manière à ce que chaque rainure interne de la garniture de friction sur une face principale du disque support forme avec la rainure externe en vis-à-vis sur l’autre face principale du disque support et le trou traversant qui les relie un canal d’écoulement du fluide s’étendant du bord intérieur de la garniture de friction fixée sur une face principale au bord extérieur de la garniture de friction fixée sur l’autre face principale du disque support.
[0012] Préférentiellement, les rainures internes et/ou les rainures externes de chaque garniture de friction s’étendent :
- radialement par rapport au disque support ;
- selon une direction formant un angle par rapport à une direction radiale du disque support ;
- selon un arc de cercle s’étendant entre le bord intérieur ou extérieur et ladite zone intermédiaire ; ou
- selon une forme en col de cygne s’étendant entre le bord intérieur ou le bord extérieur et ladite zone intermédiaire.
[0013] Alternativement, chaque rainure interne s’étend entre deux entrées de fluide formées sur le bord intérieur de la garniture de friction ; et/ou chaque rainure externe s’étend entre deux sorties de fluide formées sur le bord extérieur de la garniture de friction ; et chaque trou traversant est situé entre les deux entrées de fluide d’une même rainure interne et/ou entre les deux sorties de fluide d’une même rainure externe en vis-à-vis.
[0014] Avantageusement, les rainures externes et internes ont une forme en V, en U ou en arc de cercle, et le trou traversant est situé dans la pointe du V, dans la branche médiane du U, ou dans la partie centrale de l’arc de cercle formé par chaque rainure.
[0015] Optionnellement, plusieurs trous traversants relient la rainure interne de la garniture de friction fixée sur une des faces principales du disque support avec la rainure externe en vis-à-vis de la garniture de friction fixée sur l’autre face principale du disque support.
[0016] Préférentiellement, les rainures internes et les rainures externes débouchent dans la zone intermédiaire où est situé le trou traversant dans une zone de surpression dimensionnée pour que la pression du fluide se trouvant dans la zone de surpression génère une force dirigée axialement par rapport au disque support.
[0017] Avantageusement, les rainures externes et les rainures internes sont découpées au travers de l’épaisseur de la garniture de friction, et/ou un réseau de rainure secondaire est formé par un gaufrage de la garniture de friction.
[0018] Optionnellement, la garniture de friction est composée d’une pluralité de patins de friction assemblés bord à bord.
[0019] Préférentiellement, les patins de friction présentent une forme trapézoïdale et sont agencés tête-bêche, et/ou les bords latéraux des patins de friction s’étendent dans le prolongement des rainures externes et/ou internes.
[0020] Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un dispositif d’embrayage composé d’une pluralité de disques de friction intercalés entre des plateaux métalliques, dans lequel les disques de friction (1 ) sont tels que définis ci- dessus.
[0021] Avantageusement, le fluide situé dans les rainures internes est mis sous pression au niveau des trous traversant par la force centrifuge créée par les disques de friction en rotation, et ce fluide sous pression engendre une force dirigée axialement par rapport aux disques de friction de part et d’autre de chaque trou traversant afin de contribuer à écarter les disques de frictions des disques métalliques lorsque le dispositif d’embrayage est ouvert.
[0022] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention sont mis en évidence par la description ci-après d’exemples non limitatifs de réalisation des différents aspects de l’invention.
Brève description des figures
[0023] La description se réfère aux figures annexées qui sont aussi données à titre d’exemples de réalisation non limitatifs de l’invention :
[Fig. 1 ] la figure 1 montre une vue en perspective d’un disque de friction ; [Fig. 2] la figure 2 montre une vue en coupe transversale du disque de friction de la figure 1 entre deux plateaux métalliques ;
[Fig. 3A] la figure 3A montre un disque de friction à rainures inclinées ;
[Fig. 3B] la figure 3B montre un disque de friction à rainures en arc de cercle ;
[Fig. 3C] la figure 3C montre un disque de friction à rainures en col de cygne ;
[Fig. 3D] la figure 3D montre un disque de friction à rainures semi-circulaires ;
[Fig. 4] la figure 4 montre un disque de friction à plusieurs trous traversant dans les rainures ;
[Fig. 5A] la figure 5A montre un disque de friction à sortie d’huile par le gaufrage ;
[Fig. 5B] la figure 5B montre une coupe transversale du disque de friction de la figure 5A ;
[Fig. 6A] la figure 6A montre un disque de friction à patins de friction trapézoïdaux ;
[Fig. 6B] la figure 6B montre un disque de friction avec des patins de friction à bords radiaux de chaque côté des rainures ; et
[Fig. 6C] la figure 6C montre un disque de friction avec des patins dont les bords sont dans le prolongement des rainures.
[0024] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Description détaillée d’un mode de réalisation
[0025] Comme indiqué ci-dessus, les embrayages multidisques comprennent un empilement axial de disques de friction 1 intercalés entre des plateaux métalliques 2 dont les faces principales sont substantiellement lisses. Un disque de friction 1 est illustré à la figure 1 [Fig. 1] et la figure 2 [Fig. 2] montre un disque de friction 1 intercalé entre deux plateaux métalliques 2. [0026] Comme montré à la figure 1 [Fig. 1 ], le disque de friction 1 comprend un disque support 3 de forme annulaire présentant une première et une deuxième face principale 4 et 5, et une garniture de friction 6 fixée sur chacune desdites première et deuxième faces principales 4 et 5. La garniture de friction 6 est délimitée par un bord extérieur 7 et un bord intérieur 8 inscrits dans la surface de la face principale correspondante 4 ou 5 du disque de friction 1 . Le disque support 3 présente des cannelures 9 sur sa bordure intérieure afin d’être relié en rotation avec une noix d’embrayage [non représentée]. La garniture de friction 6 présente une pluralité de rainures 10 et 11 qui sont aptes à permettre l’écoulement d’un fluide substantiellement radialement par rapport au disque de friction 1 sous l’effet de la force centrifuge générée par la rotation du disque de friction 1 . Ce fluide peut être une huile pour boîte de vitesse ou tout autre fluide approprié.
[0027] La pluralité de rainures comprend un premier groupe de rainures internes 10 s’étendant du bord intérieur 8 de la garniture de friction 6 jusqu’à une zone intermédiaire située entre ledit bord intérieur 8 et ledit bord extérieur 7 de la garniture de friction 6. La pluralité de rainures comprend en outre un deuxième groupe de rainures externes 1 1 qui s’étendent du bord extérieur 7 de la garniture 6 jusqu’à ladite zone intermédiaire. Une pluralité de trous traversants 12 sont réalisés au travers du disque support 3. Ces trous traversants 12 sont disposés dans la zone intermédiaire de manière à ce que le fluide s’écoule le long d’un parcours 13 montré à la figure 2 [Fig. 2], Le parcours 13 du fluide s’étend le long d’une des rainures internes 10 du premier groupe de rainures de la garniture de friction 6 fixée sur la première face principale 4 jusqu’à la zone intermédiaire au niveau d’un trou traversant 12. Ensuite le fluide passe au travers du trou traversant 12 du côté de la deuxième face principale 5 du disque support 3 pour continuer à s’écouler dans une rainure externe 1 1 du deuxième groupe de rainures de la garniture de friction 6 fixée sur la deuxième face principale 5 située en vis-à-vis dans le prolongement de la rainure interne 10.
[0028] Ainsi, la direction axiale qui est substantiellement inutilisée pour le débit du fluide dans l’art antérieur est utilisée dans l’invention pour faire passer le fluide d’un côté à l’autre du disque support 3 par le trou traversant 12. Dans l’agencement montré à la figure 1 [Fig. 1 ] et à la figure 2 [ Fig. 2], chaque rainure interne 1 1 du premier groupe de rainures d’une garniture de friction 6 fixée sur la première face principale 4 du disque support 3 est disposée alternativement avec une des rainures externes 1 1 du deuxième groupe de rainures de la même garniture de friction 6, et en vis-à-vis d’une rainure externe 1 1 du deuxième groupe de rainures de la garniture de friction 6 fixée sur la deuxième face principale 5 du disque support 3.
[0029] Chaque trou traversant met ainsi en communication une rainure interne 10 de la garniture de friction 6 de la première face principale 4 du disque support 3 avec une rainure externe 1 1 de la garniture de friction 6 de la deuxième face principale 5 du disque support 3. Cet agencement permet que chaque rainure interne 10 de la garniture de friction 6 sur une face principale 4 ou 5 du disque support 3 forme avec la rainure externe 1 1 en vis-à-vis sur l’autre face principale 4 ou 5 du disque support 3 et le trou traversant 12 qui les relie forme un canal d’écoulement du fluide selon le parcours 13. Ce canal d’écoulement du fluide centrifugé s’étend du bord intérieur 8 de la garniture de friction 6 fixée sur une face principale 4 ou 5 au bord extérieur 7 de la garniture de friction 6 fixée sur l’autre face principale 4 ou 5 du disque support 3.
[0030] Les rainures internes 1 1 et les rainures externes 10 sont non débouchantes et se termine dans la zone intermédiaire où sont situés les trous traversants 12 autour desquels est formée une zone de surpression 14 dimensionnée pour que la pression du fluide se trouvant dans la zone de surpression génère une force axiale F de chaque côté du disque de friction 3 dirigée axialement par rapport au disque support 3 pour écarter les plateaux métalliques 2 situés en vis-à-vis de le première face principale 4 et de la deuxième face principale 5 du disque support 3.
[0031] La figure 1 montre un agencement selon lequel les rainures internes 10 sont disposées alternativement avec les rainures externes sur une garniture de friction 6 et l’autre garniture de friction 6 fixée sur l’autre face du disque de friction présente une disposition similaire des rainures internes et externes 10 et 1 1. Les garnitures de friction 6 d’un même disque de friction 6 sont décalées d’un pas afin que chaque rainure intérieure 10 d’une garniture de friction soit dans le prolongement d’une rainure extérieure 1 1 de l’autre garniture 6 et vice versa. Néanmoins d’autres dispositions des rainures sont possibles. Par exemple, toutes les rainures internes 10 peuvent être disposées sur une garniture de friction alors que toutes les rainures externes 1 1 sont disposées sur l’autre garniture de friction 6 d’un disque de friction 1 (non illustré).
[0032] La masse de fluide située au niveau des zones de surpression 14 bien que renouvelée en continu par le passage du fluide dans les trous traversants 12 et donc refroidie, peut être considérée comme une masse de fluide statique afin de simplifier le calcul des forces axiales F d fait que la section des trous traversants est très inférieure à la section des rainures. Ainsi, selon la formule mathématique
[Math une masse de fluide de 0,01 g « bloquée >> dans une zone de surpression 14 au bout d’une rainure interne ou externe 10 ou 11 induit sous l’effet de la force centrifuge une pression de 0,38 bar. Si on considère un empilement de dix disques de friction 1 dans un dispositif d’embrayage multidisque, on obtient une vingtaine de zones de surpression 14 chacune présentant une surface de 10 mm2 ce qui donne une somme des forces exercées entre les disques de friction 1 et les plateaux métalliques en vis-à-vis de 7,6 N. Ainsi, la force totale exercée entre les disques et les plateaux est comprise entre 1 N et 10 N selon la position radiale des trous traversants 12.
[0033] Afin d’optimiser les forces axiales F générées au niveau des trous traversants 12 ceux-ci ne doivent pas être nécessairement au milieu de la garniture de friction 6. En théorie la rainure externe 1 1 devrait être plus longue que la rainure interne 10. Néanmoins, les trous sont placés préférentiellement au centre de la bande recouverte par la garniture de friction 6 afin de minimiser les coûts de production en réduisant la disparité des formes de garniture de friction 6.
[0034] De plus, un gaufrage 15 peut être formé par pressage sur la face extérieure des garnitures de friction 6 afin de créer un réseau secondaire de rainures de profondeur inférieure à celles des rainures externes et internes 10 et 11 dans lesquelles le fluide peut s’écouler. Par exemple, la profondeur du gaufrage est de l’ordre de 0,2 mm pour une profondeur de rainures internes et externes 10 et 11 égale à l’épaisseur de la garniture de friction qui est comprise entre 0,6 et 0,8 mm.
[0035] La figure 3A [Fig. 3A] montre une forme de réalisation des rainures internes et externes 10 et 1 1 dans laquelle l’axe longitudinal des rainures internes 10 forme un angle 16 avec une direction radiale du disque de friction 1 . Les rainures externes 1 1 peuvent être inclinées selon le même angle que les rainures internes 10 comme illustré à la figure 3A [Fig. 3A] ainsi les rainures externes 1 1 de l’autre côté du disque de friction 1 sont inclinées de l’autre côté de la direction radiale et le parcours du fluide change de direction en traversant le disque support 3. Alternativement, les rainures externes 1 1 peuvent être inclinées de l’autre côté de la direction radiale par rapport aux rainures internes 10 (non illustré). Ainsi, les rainures externes 1 1 de l’autre côté du disque de friction 1 sont inclinées du même côté de la direction radiale que les rainures internes 10, et se retrouvent dans le prolongement des rainures internes 10.
[0036] La figure 3B [Fig. 3B] montre une variante de réalisation des rainures internes 10 et des rainures externes 1 1 dans laquelle, au lieu d’être rectilignes, les rainures internes 10 s’étendent selon un arc de cercle entre le bord intérieur 8 et la zone intermédiaire dans laquelle se trouve le trou traversant 12 et les rainures externes 1 1 s’étendent selon un arc de cercle entre le bord extérieur 7 et ladite zone intermédiaire dans laquelle se trouve le trou traversant 12. Comme décrit ci-dessus, les rainures internes et externes 10 et 1 1 sont toutes en forme d’arc de cercle. Néanmoins, il possible d’avoir seulement les rainures internes 10 ou les rainures externes 1 1 en forme d’arc de cercle et les rainures qui les prolongent sur l’autre face du disque de friction 1 présentant une autre forme, par exemple une forme rectiligne (non illustré).
[0037] La figure 3C [Fig. 3C] montre une autre variante de réalisation des rainures internes 10 et des rainures externes 1 1. Comme illustré, les rainures internes 10 présentent une forme en col de cygne s’étendant entre le bord intérieur 7 et la zone intermédiaire dans laquelle se trouve les trous traversants 12, alors que les rainures externes 1 1 sont rectilignes et dirigées radialement entre le bord extérieur 7 et la zone intermédiaire où se trouvent les trous traversants 12. Alternativement, les rainures externes 1 1 peuvent aussi être en forme de col de cygne, ou sous toute autre forme, avec des rainures internes 10 rectilignes ou sous une autre forme.
[0038] La figure 3D [Fig. 3D] montre des rainures internes 10 en forme d’arc de cercle s’étendant du bord intérieur 8 à la zone intermédiaire où se trouvent les trous traversants 12, et des rainures externes 1 1 également en forme d’arc de cercle s’étendant du bord extérieur 7 à la zone intermédiaire où se trouvent les trous traversants 12. Alternativement, seules les rainures internes 10 peuvent être en forme d’arc de cercle avec des rainures externes rectilignes ou sous une autre forme. Dans la configuration montrée à la figure 3D [Fig. 3D], les rainures internes 10 sont en forme d’arc de cercle et présentent chacune deux entrées de fluide 17 au niveau du bord intérieur 8 de la garniture de friction 6. Les rainures externes 1 1 également en arc de cercle présentent chacune deux sorties de fluide 18 au niveau du bord extérieur 7 de la garniture de friction 6. Les trous traversants 12 se trouvent au milieu de chaque arc de cercle formé par les rainures internes 10 et/ou les rainures externes 1 1. Alternativement, les rainures internes 10 et/ou les rainures externes 1 1 peuvent présenter une forme en V ou en U au lieu de la forme en arc de cercle avec respectivement deux entrées de fluide au niveau du bord intérieur 8, et/ou deux sorties de fluide au niveau du bord extérieur 7 avec les trous traversants 12 situés dans la pointe du V ou dans la partie médiane du U (non illustré) entre les deux entrées de fluide 17 et/ou les deux sorties de fluide 18.
[0039] La figure 4 [Fig. 4] montre une variante de réalisation de l’invention dans laquelle plusieurs trous traversants 12 font communiquer une rainure interne 10 sur la première face principale 4 du disque support 3 et une rainure externe 1 1 sur la deuxième fee principale 5 du disque support 3 et vice versa.
[0040] Dans une autre variante de l’invention illustrée aux figures 5A [Fig. 5A] et 5B [Fig. 5B], le fluide parcours les rainures internes 10, par exemple de forme rectiligne pour atteindre le trou traversant 12 au bout de la rainure interne 10 non débouchante. Sur l’autre face du disque de friction 1 , le trou traversant 12 débouche sur un trou de la garniture de friction 19 de section supérieure à celle du trou traversant 12. Le trou de la garniture de friction 19 forme une sortie fermée débouchant exclusivement sur le gaufrage 15 formé sur la face extérieure de la garniture de friction 6. Ainsi le fluide sous pression sortant du trou traversant 12 dans le trou de la garniture de friction 19 s’échappe par le réseau de rainures secondaire formé par le gaufrage 15. Le gaufrage 15 peut prendre la forme de rainures radiales par rapport au trou de la garniture de friction 19 qui peuvent être combinées à des rainures concentriques à celui-ci comme illustré à la figure 5A [Fig ; 5A],
[0041] L’empilage de disques de friction 1 et de plateaux métalliques 2 d’un dispositif d’embrayage multidisque transfert un couple du moteur à la boîte de vitesse qui est compris entre quelques dizaines de Newtons mètres, par exemple 50 Nm, lorsque l’embrayage est ouvert, et quelques centaines de Newtons mètres, par exemple 300 Nm, lorsque l’embrayage est fermé. L’importance du couple à transmettre lorsque l’embrayage est fermé nécessite des disques de friction 1 très plats afin d’éviter un échauffement excessif des points de contact entre les disques de friction 1 et les plateaux métalliques 2. Par contre, lorsque l’embrayage est ouvert, seulement un drag torque de quelques dizaines de Newtons mètres transite entre les disques de friction 1 et les plateaux métalliques 2. Ce couple est transitoire et permet au véhicule de se déplacer à faible allure et sans accélération par exemple lors de manoeuvre ou en suivi de file. Afin de limiter le drag torque, les disques de friction 1 sont ondulés selon des axes radiaux 20 comme montré à la figure 6A [Fig. 6A], Ces ondulations sont formées par liage du disque support 3 pour former 8 ondulations par tour. Ces ondulations permettent de limiter la surface de friction des disques de friction 1 au sommet des ondulations. Pour le confort du conducteur et des passagers et l’efficience de ce mode déplacement du véhicule, la raideur des disques de friction 1 ne doit être ni trop souple ni trop raide et cette raideur doit permettre une excitation du système en dehors de la fréquence de la fréquence de résonance comprise entre 5 et 20Hz. Une raideur insuffisante du disque de friction approcherait la fréquence d’excitation du système de la fréquence de résonance. Ainsi, un problème supplémentaire se pose pour les disques de friction 1 dont la raideur doit être contrôlée afin d’optimiser le transfert du drag torque entre 40Nm et 5Nm. Cette raideur peut être contrôlée soit en jouant sur la raideur du disque support 3 soit en jouant sur la garniture de friction 6 formée d’un papier technique particulier dont la composition est décrite ci-dessous.
[0042] La garniture de fricrtion 6 est constituée d’un matériau de friction du type papier qui peut être monocouche ou bicouche et qui comprend des matériaux réactifs organiques combinés à des charges. Le matériau réactif organique peut être choisi parmi les résines thermodurcissables, les résines élastomères et leurs mélanges. De préférence, la résine est choisie parmi les résines phénolique, époxy, mélamine, formaldéhyde et leurs mélanges. Avantageusement, la résine est une résine phénolique.
[0043] Les charges sont choisies parmi les charges organiques, inorganiques, fibres et leurs mélanges. De préférence, les charges organiques et inorganiques sont choisies parmi les métaux, les plastiques, les céramiques, le verre et leurs mélanges. DE préférence, les charges organiques sont choisies parmi le graphite, le noir de carbone, le caoutchouc NBR, i.e. caoutchouc nitrile-butadiène, la noix de cajou, le charbon actif, les terres de diatomées et leurs mélanges. Les charges inorganiques sont choisies parmi les sulfures métalliques, le sulfate de baryum et leurs mélanges.
[0044] Les fibres sont des fibres synthétiques ou naturelles. De préférence, les fibres sont choisies parmi les fibres de verre, d’acrylonitrile, de carbone, d’aramide, de cuivre, de laiton, de coton et de cellulose. Les fibres sont de tailles courtes, c'est- à-dire de longueur inférieure à 10 mm. Avantageusement, les fibres peuvent être coupées et/ou continues.
[0045] Idéalement la garniture de friction 6 est formée d’une seule pièce fixée sur les deux faces principales 4 et 5 du disque support 3 afin de contribuer au maximum à sa raideur. Néanmoins cette solution n’est pas envisageable en production, car la découpe des garnitures de friction 6 entraînerait d’importantes chutes inutilisables ce qui renchérit le coût de production des disques de friction 1 . Ainsi en pratique, les garnitures de friction 6 sont obtenues par l’assemblage sur le disque support 3 d’une pluralité de patins de friction 21 . Des assemblages de patins de friction 21 sont connus dans lesquels les bords des patins de friction adjacents ne sont pas jointifs afin de créer les rainures d’écoulement du fluide. Cette disposition non jointive des patins de friction 21 a pour conséquence de diminuer la souplesse est n’est donc pas souhaitable. La configuration des rainures d’écoulement du fluide selon l’invention permet plus de liberté pour la découpe des patins de friction 21 , car les rainures internes 10 et les rainures externes 11 ne sont pas alignées entre elles sur une garniture de friction 6 comme décrite ci-dessus. Une complexité supplémentaire dans le découpage des patins de friction consiste à découper les patins de friction 21 de manière à limiter le nombre de patins de friction de forme différente afin de réduire la complexité de leur assemblage et ainsi le coût de revient des disques de friction 1 .
[0046] La figure 6A [Fig. 6A] montre des patins de friction 21 de forme trapézoïdale assemblés jointivement bord à bord. L’avantage de la forme trapézoïdale est que les bords des patins ne sont pas parallèles aux axes des ondulations et ainsi améliore la raideur des disques de friction. Pour former une garniture de friction 6 à partir de patins de friction trapézoïdaux, il est nécessaire de découper 30 patins de friction 22 présentant deux formes différentes et collés tête- bêche sur le disque de support 3. C’est-à-dire un premier patin de friction 22 pointant vers l’intérieur du disque de friction 6, et un deuxième patin de friction 23 pointant vers l’extérieur du disque de friction 6. Par exemple, les rainures externes 1 1 sont découpées au travers des premiers patins de friction 22 alors que les rainures internes 10 sont découpées au travers des deuxièmes patins de friction 23. Ainsi, les rainures sont découpées sur le bord le plus large des patins de friction. Le débit de fluide dans les rainures dépend du cube de la hauteur des rainures, il est donc préférable de découper les rainures au travers de la totalité de l’épaisseur des garnitures de friction 6 plutôt que de les former par pressage des garnitures de friction 6. Des rainures internes et externes 10 et 11 dont l’axe principal est incliné par rapport aux rayons du disque de friction sont à favoriser pour augmenter la raideur du disque de friction. Ainsi, la combinaison de la découpe des patins de friction 21 et l’orientation des rainures permettent un contrôle étendu de la raideur du disque de friction pour une même raideur de tôle du disque support 3 et une même compostion du papier constituant la garniture de friction 6.
[0047] La figure 6B [Fig. 6B] montre des patins de friction 21 dont les bords sont découpés radialement par rapport au disque de friction 1 avec des rainures internes et externes 10 et 11 découpées en partie médianes de chaque patin de friction. Dans cette configuration, la forme générale de tous les patins est similaire. La seule différence entre les patins de friction consiste en la disposition de la rainure ce qui donne des patins présentant une rainure externe 1 1 collés en alternance avec des patins présentant une rainure interne 10.
[0048] La figure 6C [Fig. 6C] montre une garniture de friction 6 de disque de friction 1 constituée d’un assemblage de patins de friction 21 de forme identique avec des découpes 24 réalisés dans le prolongement des rainures internes 10 et des rainures externes 1 1. Ainsi, deux patins adjacents 21 présentent une forme identique, mais sont collés sur le disque support 3 par leurs faces opposées.
[0049] Ainsi, le disque de friction 6 selon l’invention permet d’obtenir une force axiale de décollement des disques de friction 1 et des plateaux métalliques 2 sans les inconvénients de la stagnation du fluide dans les rainures et ainsi en réduisant la dégradation du fluide suite à un échauffement excessif. La génération de cette force axiale à partir de la pression hydrostatique du fluide dans les rainures est importante, car ces systèmes d’embrayage multidisques sont principalement utilisés dans les transmissions DCT dans lesquelles il y en permanence un des embrayages qui frotte.
[0050] L’invention permet ainsi de contrôler d’une part la force axiale en jouant sur les pertes de charge au niveau des trous traversants 12 et les surfaces des rainures internes 10 en amont et des rainures externes 1 1 en aval des trous traversants 12, et d’autre part la raideur des disques de friction en jouant sur la configuration des découpes des patins de friction 21 en combinaison de la configuration des rainures internes 0 et externes 1 1 .
[0051] Comme indiqué dans la description qui précède, les différents aspects de l’invention peuvent-être mis en oeuvre selon le contexte dans des variantes de configurations différentes de celles décrites ci-dessus. Par exemple, en combinant différentes formes de rainures 10 et 1 1 avec différentes dispositions des découpes des patins de friction 21 . [0052] Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS Disque de friction comprenant un disque support (3) de forme annulaire présentant une première et une deuxième faces principales (4, 5), et une garniture de friction (6) fixée sur chacune desdites première et deuxième faces principales (4, 5) et délimitée par un bord extérieur (7) et un bord intérieur (8) ; la garniture de friction (6) présentant une pluralité de rainures aptes à permettre l’écoulement d’un fluide dans ladite pluralité de rainures sous l’effet de la force centrifuge générée par la rotation du disque ; le disque de friction étant caractérisé en ce que ladite pluralité de rainures comprend :
- un premier groupe de rainures internes (10) s’étendant du bord intérieur (8) de ladite garniture de friction (6) jusqu’à une zone intermédiaire située entre ledit bord intérieur (8) et ledit bord extérieur (7) de ladite garniture de friction(6) ;
- un deuxième groupe de rainures externes (1 1 ) s’étendant du bord extérieur (7) de ladite garniture de friction (6) jusqu’à ladite zone intermédiaire ; et
- une pluralité de trous traversants (12) réalisés au travers du disque support (3) et disposés dans ladite zone intermédiaire de manière à ce que le fluide s’écoulant dans une rainure interne (10) de la garniture de friction (6) fixée sur la première face principale (4) aboutisse dans la zone intermédiaire au niveau d’un trou traversant (12) et passe au travers de celui-ci de l’autre côté du disque support (3), et continue à s’écouler dans une rainure externe (1 1 ) de la garniture de friction (6) fixée sur la deuxième face principale (5) et située en vis-à-vis de ladite rainure interne (10). Disque de friction selon la revendication 1 , caractérisé en ce que :
- chaque rainure interne (10) d’une garniture de friction (6) fixée sur la première face principale (4) du disque support (3) est disposée alternativement avec une des rainures externes (1 1 ) de la même garniture de friction (6), et en vis-à-vis d’une rainure externe (1 1 ) de la garniture de friction (6) fixée sur la deuxième face principale (5) du disque support (3) ; et/ou
- chaque trou traversant (12) met en communication une rainure interne (10) de la garniture de friction (6) de la première face principale (4) du disque support (3) avec une rainure externe (1 1 ) de la garniture de friction (6) de la deuxième face principale (5) du disque support (3) de manière à ce que chaque rainure interne (10) de la garniture de friction (6) sur une face principale (4, 5) du disque support (3) forme avec la rainure externe (1 1 ) en vis-à-vis sur l’autre face principale (4, 5) du disque support (3) et le trou traversant (12) qui les relie, un canal d’écoulement du fluide s’étendant du bord intérieur (8) de la garniture de friction (6) fixée sur une face principale (4, 5) au bord extérieur (7) de la garniture de friction (6) fixée sur l’autre face principale (4, 5) du disque support (3). Disque de friction selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rainures internes (10) et/ou les rainures externes (11 ) de chaque garniture de friction (6) s’étendent :
- radialement par rapport au disque support (3) ;
- selon une direction formant un angle (16) par rapport à une direction radiale du disque support (3) ;
- selon un arc de cercle s’étendant entre le bord intérieur (8) ou le bord extérieur (7) et ladite zone intermédiaire ; ou
- selon une forme en col de cygne s’étendant entre le bord intérieur (8) ou le bord extérieur (7) et ladite zone intermédiaire. Disque de friction selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que : 19
- chaque rainure interne (10) s’étend entre deux entrées de fluide (17) formées sur le bord intérieur (8) de la garniture de friction (6) ; et/ou
- chaque rainure externe (1 1 ) s’étend entre deux sorties de fluide (18) formées sur le bord extérieur (7) de la garniture de friction (6) ; et
- chaque trou traversant (12) est situé entre les deux entrées de fluide (17) d’une même rainure interne (10) et/ou entre les deux sorties de fluide (18) d’une même rainure externe (1 1 ) en vis-à-vis. Disque de friction selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rainures externes (1 1 ) et internes (10) ont une forme en V, en U, ou en arc de cercle et le trou traversant (12) est situé dans la pointe du V, dans la branche médiane du U, ou dans la partie centrale de l’arc de cercle formé par chaque rainure (10, 11 ). Disque de friction selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs trous traversants (12) relient la rainure interne (10) de la garniture de friction (6) fixée sur une des faces principales (4, 5) du disque support (3) avec la rainure externe (1 1 ) en vis-à-vis de la garniture de friction (6) fixée sur l’autre face principale (4, 5) du disque support (3). Disque de friction selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures internes (10) et les rainures externes (1 1 ) débouchent dans la zone intermédiaire où est situé le trou traversant (12) dans une zone de surpression (14) dimensionnée pour que la pression du fluide se trouvant dans la zone de surpression (14) génère une force (F) dirigée axialement par rapport au disque support (3). Disque de friction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures externes (1 1 ) et les rainures internes (10) sont découpées au travers de l’épaisseur de la garniture de friction (6) ; et/ou un réseau de rainures secondaires est formé par un gaufrage (15) de la garniture de friction (6). 20 Disque de friction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la garniture de friction (6) est composée d’une pluralité de patins de friction (21 ) assemblés bord à bord. Disque de friction selon la revendication 9, caractérisé en ce que les patins de friction (21 ) présentent une forme trapézoïdale et sont agencés tête-bêche, et/ou les bords latéraux des patins de friction (21 ) s’étendent dans le prolongement des rainures externes (11 ) et/ou internes (10). Dispositif d’embrayage composé d’une pluralité de disques de friction (1 ) intercalés entre des plateaux métalliques (2), caractérisé en ce que les disques de friction (1 ) sont tels que définis dans l’une quelconque des revendications précédentes. Dispositif d’embrayage selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que le fluide situé dans les rainures internes (10) est mis sous pression au niveau des trous traversant (12) par la force centrifuge créée par les disques de friction (1 ) en rotation, et ce fluide sous pression engendre une force (F) dirigée axialement par rapport aux disques de friction (1 ) de part et d’autre de chaque trou traversant (12) afin de contribuer à écarter les disques de frictions (1 ) des disques métalliques (2) lorsque le dispositif d’embrayage est ouvert.
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