FR2706556A1 - Friction lining - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une garniture de friction, notamment pour des freins, des embrayages ou analogues, qui contient au moins des fibres, comme par exemple des fibres minérales, des charges et des liants. The present invention relates to a friction lining, in particular for brakes, clutches or the like, which contains at least fibers, such as for example mineral fibers, fillers and binders.
La présente invention a pour objet de créer une garniture de friction ayant une grande résistance à lsusure, une longue durée de service et une faible agressivité sur le matériau de contre-friction, comme par exemple de l'acier ou de la fonte avec graphite lamellaire ou graphite sphéroidal. The object of the present invention is to create a friction lining having a high resistance to wear, a long service life and a low aggressiveness on the counter-friction material, such as for example steel or cast iron with lamellar graphite. or spheroidal graphite.
En outre, du fait de sa composition, la garniture de friction doit garantir en pratique qusil ne se produise pas, ou seulement très peu de génération de bruit et de tendance au broutage et également elle doit posséder, pendant la marche normale, des propriétés de freinage ou de frottement les plus uniformes possible. Lors dWune utilisation comme une garniture tournante, notamment dans le cas dgune conception comme une garniture de friction de forme annulaire pour des disques d'embrayage, il est nécessaire qu'elle garantisse, en relation avec la composition et le procédé de fabrication, également une grande résistance à la rupture. En outre, la composition de la garniture de friction doit être exempte d'ambiante et elle doit comporter des éléments de friction possédant des propriétés de service analogues ou même meilleures que l'amiante. En outre, on doit être assuré d'une fabrication peu coûteuse de la garniture.In addition, due to its composition, the friction lining must guarantee in practice that there is no or only very little generation of noise and tendency to chatter and also it must have, during normal operation, properties of braking or friction as uniform as possible. When used as a rotary lining, in particular in the case of a design as an annular friction lining for clutch discs, it is necessary that it guarantees, in relation to the composition and the manufacturing process, also a high breaking strength. In addition, the composition of the friction lining must be free of ambient and it must include friction elements having similar or even better service properties than asbestos. In addition, one must be assured of an inexpensive manufacture of the gasket.
Conformément à lsinvention, ce problème est résolu par le fait que la garniture de friction est au moins constituée ou se compose de:
.. fibres, notamment:
- fibres de verre d'unie longueur de 1-10 mm et dtun pourcentage en poids de 10-35%,
- pulpe d'aramide ayant des longueurs de 1-3 mm et un pourcentage en poids de 1-15,
. liants, notamment:
- résine phénolique et/ou caoutchouc en pourcentage en poids de 15-40%,
. charge, notamment au moins une des matières:
- sulfate de baryum,
- carbonate de calcium
- kaolin
- microsphères creuses
en pourcentage en poids au total de 15-50%
. agent de friction, notamment au moins une des matières:
- SiO2
- Corindon
- résine broyée et durcie, par exemple Rapok en pourcentage en poids au total de 1-15%.According to the invention, this problem is solved by the fact that the friction lining is at least made up of or consists of:
.. fibers, in particular:
- plain glass fibers of 1-10 mm in length and a weight percentage of 10-35%,
- aramid pulp having lengths of 1-3 mm and a weight percentage of 1-15,
. binders, in particular:
- phenolic resin and / or rubber in weight percentage of 15-40%,
. charge, in particular at least one of the subjects:
- barium sulfate,
- calcium carbonate
- kaolin
- hollow microspheres
in percent by weight in total of 15-50%
. friction agent, in particular at least one of the materials:
- SiO2
- Corundum
- ground and hardened resin, for example Rapok in percentage by weight in total of 1-15%.
Lubrifiants, notamment au moins une des matières:
- graphite
- coke
- suie
- trisulfure d'antimoine
- polyacrylonitrile (PAN)
qui peut être utilisé de préférence à l'état broyé, par exemple sous forme d'une poudre
- sulfure de zinc
en pourcentage en poids au total de 1-20%
poudre de laiton et/ou de cuivre qui est produite de préférence par broyage,
en pourcentage en poids au total de 1-15%
Les pourcentages en poids indiqués sont définis sur une base de substances sèches.Lubricants, in particular at least one of the materials:
- graphite
- coke
- soot
- antimony trisulfide
- polyacrylonitrile (PAN)
which can be used preferably in the ground state, for example in the form of a powder
- zinc sulfide
in percent by weight in total of 1-20%
brass and / or copper powder which is preferably produced by grinding,
in percent by weight in total of 1-15%
The weight percentages indicated are defined on the basis of dry substances.
Par le terme "polyacrylonitrilel (PAN), on entend par exemple des matières plastiques telles que celles disponibles dans le commerce sous les désignations "dralon", "orlon". By the term "polyacrylonitrile (PAN) is meant, for example, plastics such as those commercially available under the designations" dralon "," orlon ".
I1 est plus judicieux que les fibres de verre est un diamètre de l'ordre de grandeur de 12clam. I1 is more judicious than glass fibers is a diameter of the order of magnitude of 12clam.
Par l'expression "microsphères creuses" on entend des résidus de combustion provenant de chaudières à charbon et qui contiennent de l'air en constituant ainsi des structures en forme de sphères creuses. By the expression "hollow microspheres" is meant combustion residues originating from coal boilers and which contain air, thus constituting structures in the form of hollow spheres.
La composition d'une garniture de friction conforme à l'invention offre l'avantage de permettre une fabrication de garnitures sans intervention de solvants, de sorte qu'on est assuré d'une fabrication non polluante pour l'environnement. The composition of a friction lining in accordance with the invention offers the advantage of allowing the manufacture of linings without the intervention of solvents, so that an environmentally friendly manufacturing is assured.
En outre, grâce à l'utilisation de microsphères creuses, on peut obtenir intentionnellement une porosité déterminée, qui peut être de l'ordre de grandeur de 1-40% du volume de la garniture, de sorte que le comportement au frottement peut être adapté intentionnellement à celui du partenaire de contre-friction. Notamment, il est ainsi possible d'éliminer des oscillations de broutage, comme celles qui se produisent par exemple dans le train moteur d'un véhicule automobile dans la zone de l'embrayage à friction, ou tout au moins de réduire ces oscillations à un degré encore acceptable.In addition, thanks to the use of hollow microspheres, it is possible to intentionally obtain a determined porosity, which can be of the order of magnitude of 1-40% of the volume of the lining, so that the friction behavior can be adapted. intentionally to that of the counter friction partner. In particular, it is thus possible to eliminate chattering oscillations, such as those which occur for example in the engine train of a motor vehicle in the area of the friction clutch, or at least to reduce these oscillations to a degree still acceptable.
Du fait de la possibilité de fabrication sans solvant des garnitures conformes à l'invention, il est en outre possible d'obtenir une réduction de coûts importante car il n'est plus nécessaire d'utiliser aussi bien les solvants comparativement coûteux, comme par exemple le trichloréthylène ou le toluène, qu'également les installations de récupération qui sont nécessaires pour la protection technique de 1 'environnement
Les fibres utilisées peuvent se présenter sous différentes formes, par exemple sous la forme de fibres libres,.de feutre et analogue.Due to the possibility of solvent-free manufacture of the seals according to the invention, it is also possible to obtain a significant cost reduction since it is no longer necessary to use the comparatively expensive solvents as well, such as for example trichlorethylene or toluene, as well as the recovery facilities which are necessary for the technical protection of the environment
The fibers used can be in different forms, for example in the form of free fibers, felt and the like.
Une composition avantageuse, notamment pour la fabrication de garnitures de friction de forme annulaire pour des disques d'embrayage, va être précisée dans la suite, cet exemple de réalisation ne représentant cependant aucune limitation. An advantageous composition, in particular for the manufacture of friction linings of annular shape for clutch discs, will be specified in the following, this exemplary embodiment however representing no limitation.
Pour des garnitures soumises à des exigences assez réduites en ce qui concerne la résistance à la rupture, comme par exemple des garnitures pour des bandes de frein de transmissions automatiques, ou bien des garnitures qui ont seulement une très petite épaisseur, comme c'est le cas par exemple des garnitures pour embrayages de pontage de convertisseurs, qui tournent dans l'huile, au moins certaines des matières fibreuses peuvent être remplacées par des matières sous forme de poudres et également, notamment les fibres de verre peuvent être remplacées par de la poudre de verre ou analogue. For linings subject to fairly reduced requirements with respect to breaking strength, such as linings for automatic transmission brake bands, or linings which have only a very small thickness, as is the case for example, linings for converter clutch clutches, which turn in oil, at least some of the fibrous materials can be replaced by materials in the form of powders and also, in particular the glass fibers can be replaced by powder glass or the like.
En outre, il est possible de faire intervenir dans la composition de la cellulose ou bien une pulpe de cellulose contenant des fibres d'un ordre de grandeur de 1-5 mm. Le pourcentage en poids peut alors être d'un ordre de grandeur compris entre 1 et 50% du poids de l'ensemble des composants. In addition, it is possible to involve in the composition of the cellulose or else a cellulose pulp containing fibers of an order of magnitude of 1-5 mm. The percentage by weight can then be of an order of magnitude between 1 and 50% of the weight of all the components.
En outre, il est possible d'utiliser à la place de poudre de laiton et/ou de cuivre, également des fibres ou des paillettes de laiton et/ou de cuivre. Pour de nombreuses applications, il peut être également judicieux d'utiliser, pour un mélange servant à la fabrication de garnitures, au moins deux des additifs précités. In addition, it is possible to use instead of brass and / or copper powder, also fibers or flakes of brass and / or copper. For many applications, it may also be advisable to use, for a mixture used in the manufacture of fillings, at least two of the above additives.
Le mélange pour garnitures conforme à l'invention a en outre l'avantage important de pouvoir être mis en oeuvre pratiquement à sec, ce qui signifie par conséquent que relativement peu de liquide, comme notamment de l'eau, a besoin d'être incorporé dans le mélange. Ainsi, le pourcentage en poids de liquide incorporé dans le mélange peut être inférieur à 10% du poids du mélange, défini sur une base de substance sèche. D'une manière particulièrement avantageuse, l'addition de liquide peut être inférieure à 5% du poids de mélange à l'état sec. The filling mixture according to the invention also has the important advantage of being able to be used practically dry, which consequently means that relatively little liquid, such as in particular water, needs to be incorporated. in the mixture. Thus, the percentage by weight of liquid incorporated into the mixture can be less than 10% of the weight of the mixture, defined on the basis of dry substance. In a particularly advantageous manner, the addition of liquid may be less than 5% of the weight of the mixture in the dry state.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une garniture de friction, ayant notamment une composition conforme à la- présente invention, ce procédé assurant une fabrication simple et peu coûteuse de garnitures de friction, tout en leur conférant simultanément une grande résistance mécanique, notamment une résistance à la rupture sous l'action de forces centrifuges. The invention further relates to a method of manufacturing a friction lining, in particular having a composition in accordance with the present invention, this method ensuring a simple and inexpensive manufacturing of friction linings, while simultaneously giving them great resistance mechanical, in particular a resistance to rupture under the action of centrifugal forces.
Le procédé conforme à l'invention est caractérisé par les étapes suivantes:
- les différentes matières premières, notamment les constituants sous forme de fibres, le liant, les modificateurs de frottement et d'usure, les charges et le cas échéant d'autres constituants intervenant dans la composition sont pesés et mélangés de façon homogène, de préférence dans un mélangeur à sec,
- une dose déterminée de ce mélange est introduite dans un outil de prémoulage, en étant répartie uniformément dans celui-ci et elle est ensuite précomprimée pour produire une préforme,
- la préforme est disposée dans un moule de compression à chaud et elle est amenée à la forme de consigne dans un processus de compression à chaud, où il se produit un compactage additionnel de la préforme.The process according to the invention is characterized by the following stages:
the various raw materials, in particular the constituents in the form of fibers, the binder, the friction and wear modifiers, the fillers and if necessary other constituents involved in the composition are weighed and mixed in a homogeneous manner, preferably in a dry blender,
- a determined dose of this mixture is introduced into a pre-mold tool, being distributed uniformly therein and it is then pre-compressed to produce a preform,
- The preform is placed in a hot compression mold and it is brought to the target shape in a hot compression process, where there is additional compaction of the preform.
La préforme, qui correspond à un profil intermédiaire de la garniture, peut être introduite, après le processus de précompression, directement dans le moule de compression à chaud, en étant transférée directement de l'outil de prémoulage dans le moule de compression à chaud. I1 peut être cependant particulièrement judicieux que la préforme soit comprimée à la température ambiante et avec des pressions de 200 à 1200 N/cm2 et soit ensuite transférée de l'outil de prémoulage sur un support intermédiaire en étant soumise, pour une stabilisation, à un traitement thermique, par exemple dans un four à circulation d'air. La température est alors choisie de telle sorte que la matrice de liants subisse au moins un fluage partiel ou bien une fusion, mais cependant sans réagir encore, c'est-à-dire sans durcissement. Ce traitement thermique peut être effectué à des températures de 70 à 1200C et à cet égard, une période de stabilisation de 10 à 120 minutes est avantageuse. Comme liants, il convient d'utiliser d'une manière avantageuse des résines réticulables, comme par exemple une résine phénolique et/ou du caoutchouc vulcanisable. The preform, which corresponds to an intermediate profile of the lining, can be introduced, after the precompression process, directly into the hot compression mold, by being transferred directly from the pre-mold tool into the hot compression mold. It may however be particularly advisable for the preform to be compressed at ambient temperature and with pressures of 200 to 1200 N / cm 2 and then to be transferred from the pre-mold tool to an intermediate support, being subjected, for stabilization, to a heat treatment, for example in an air circulation oven. The temperature is then chosen so that the matrix of binders undergoes at least partial creep or else melting, but nevertheless without reacting yet, that is to say without hardening. This heat treatment can be carried out at temperatures of 70 to 1200C and in this regard, a stabilization period of 10 to 120 minutes is advantageous. As binders, it is advantageous to use crosslinkable resins, such as for example a phenolic resin and / or vulcanizable rubber.
La porosité désirée pour la garniture de friction peut être réglée de façon ciblée en agissant sur le volume utile du moule de compression à chaud et sur la quantité de mélange choisie, c'est-à-dire le dosage par garniture. Des porosités d'un ordre de grandeur compris entre 1 et 40% du volume de la garniture finale peuvent également être obtenues par un choix correspondant des paramètres de fabrication et des pourcentages des différents constituants du mélange. Ainsi par exemple la porosité de garniture peut être réglée de façon ciblée au moyen dune addition de microsphères creuses (silicate poreux). The desired porosity for the friction lining can be adjusted in a targeted manner by acting on the useful volume of the hot compression mold and on the quantity of mixture chosen, that is to say the dosage per lining. Porosities of an order of magnitude of between 1 and 40% of the volume of the final lining can also be obtained by a corresponding choice of manufacturing parameters and percentages of the various constituents of the mixture. Thus, for example, the packing porosity can be adjusted in a targeted manner by means of the addition of hollow microspheres (porous silicate).
En outre, le procédé conforme à l'invention présente l'avantage important que la garniture peut être fabriquée à partir d'un mélange à l'état sec, ou bien tout au moins à partir d'un mélange sensiblement sec. Cela signifie par conséquent que le mélange introduit dans l'outil de prémoulage ne contient pas d'humidité, ou bien seulement un pourcentage d'humidité relativement faible. Dans le cas où une certaine humidité du mélange est souhaitée, le pourcentage de liquide peut être réglé à une valeur inférieure à 10%, de préférence inférieure à 5% du poids du mélange à l'état sec. Grâce à cette faible humidité, il est possible d'éviter des. charges électrostatiques dans le processus de mélange et en outre, la formation de très fines poussières est réduite au minimum. In addition, the process according to the invention has the important advantage that the filling can be produced from a mixture in the dry state, or at least from a substantially dry mixture. This therefore means that the mixture introduced into the pre-mold tool contains no moisture, or only a relatively low percentage of moisture. In the case where a certain humidity of the mixture is desired, the percentage of liquid can be adjusted to a value less than 10%, preferably less than 5% of the weight of the mixture in the dry state. Thanks to this low humidity, it is possible to avoid. electrostatic charges in the mixing process and furthermore the formation of very fine dust is minimized.
Comme modificateurs de frottement et d'usure, il est possible d'utiliser les agents de frottement et les lubrifiants déjà cités en relation avec la garniture de friction. As friction and wear modifiers, it is possible to use the friction agents and lubricants already mentioned in connection with the friction lining.
Le dosage du mélange servant à la fabrication des garnitures de friction peut être effectué en fonction du poids ou en fonction du volume. The dosage of the mixture used to manufacture the friction linings can be carried out according to the weight or according to the volume.
Au moyen du traitement thermique des préformes ou des ébauches de garnitures, on obtient une stabilisation de forme de ces pièces, ce qui permet une meilleure manipulation. By means of the heat treatment of the preforms or of the packing blanks, the shape of these parts is stabilized, which allows better handling.
Un autre avantage du procédé conforme à l'invention résulte de la possibilité de former dans la garniture des trous de rivetage et/ou des trous de passage et/ou des rainures, et le cas échéant d'autres parties profilées directement dans l'opération de prémoulage et/ou dans l'opération de compression à chaud. En outre, lors de la fabrication d'une préforme et/ou lors du processus de compression à chaud, la garniture peut être reliée à un support. Ce support peut être constitué par exemple par un élément dorsal en métal, qui peut avoir une épaisseur comprise entre 0,1 et 1,0 mm et qui peut être formé par exemple par poinçonnage de CK75. Dans le processus de compression à chaud, l'élément dorsal en métal est lié avec la garniture. Another advantage of the process according to the invention results from the possibility of forming riveting holes and / or through holes and / or grooves in the lining, and if necessary other profiled parts directly in the operation. pre-molding and / or in the hot compression operation. In addition, during the production of a preform and / or during the hot compression process, the lining can be connected to a support. This support can be constituted for example by a metal back element, which can have a thickness of between 0.1 and 1.0 mm and which can be formed for example by punching CK75. In the hot compression process, the metal back element is bonded with the lining.
Il est judicieux qu'au moins le côté du support qui est relié à la garniture soit soumis à un décapage et/ou à un sablage.It is advisable that at least the side of the support which is connected to the lining is subjected to pickling and / or sanding.
En outre, il peut être judicieux que le support soit revêtu d'un adhésif. Cet adhésif peut être à base de résine phénolique et être utilisé sous une forme fluide ou sous la forme d'une feuille. Il peut être particulièrement avantageux que l'adhésif soit exempt de solvant. En outre, il est possible d'utiliser des adhésifs sous forme pulvérulente (des adhésifs à base de résine phénolique ou de résine époxyde), qui sont par exemple répartis sur le support et qui peuvent être fondus à une température comprise entre 70 et 1200C. Le support de garniture sera introduit en même temps que la dose de mélange ou en même temps que la préforme dans l'outil correspondant. I1 s'est avéré judicieux d'utiliser des couches d'adhésifs ayant une épaisseur d'un ordre de grandeur de 25 à 150Rm. In addition, it may be advisable for the support to be coated with an adhesive. This adhesive can be based on phenolic resin and can be used in a fluid form or in the form of a sheet. It may be particularly advantageous if the adhesive is free of solvent. In addition, it is possible to use adhesives in powder form (adhesives based on phenolic resin or epoxy resin), which are for example distributed on the support and which can be melted at a temperature between 70 and 1200C. The filling support will be introduced at the same time as the dose of mixture or at the same time as the preform in the corresponding tool. It has been found advisable to use layers of adhesives having a thickness of the order of magnitude from 25 to 150 μm.
Avec le procédé conforme à l'invention, il est possible de réaliser des rainures ayant des épaisseurs de fond après compression de 0,05 à 0,5 mm. Par l'expression "épaisseur de fond après compression" on entend l'épaisseur subsistante de la garniture dans la zone du fond d'une rainure ou d'un creux formé par compression. With the process according to the invention, it is possible to produce grooves having bottom thicknesses after compression of 0.05 to 0.5 mm. The expression "bottom thickness after compression" means the remaining thickness of the lining in the area of the bottom of a groove or recess formed by compression.
Les supports reliés aux garnitures de friction peuvent déjà comporter les ouvertures nécessaires ou les trous de passage ainsi que les parties profilées avant la liaison avec les garnitures. Ces parties profilées et ces ouvertures de passage peuvent cependant être formées également ultérieurement dans le support. Quand il se produit, lors de la liaison de la tôle du support avec la garniture, une obstruction des ouvertures préformées ou bien une obstruction par un refoulement de la matière de garniture, ces ouvertures peuvent être à nouveau dégagées d'une manière simple au moyen d'un perçage ou d'un poinçonnage des résidus de matière indésirables. The supports connected to the friction linings may already have the necessary openings or through holes as well as the profiled parts before the connection with the linings. These profiled parts and these passage openings can however also be formed later in the support. When there is an obstruction of the preformed openings or an obstruction by a discharge of the packing material when the sheet metal of the support is connected to the lining, these openings can again be cleared simply by means of drilling or punching unwanted material residues.
Le processus de compression à chaud est effectué avec des pressions de 200 à 1200 N/cm2, à des températures de 1400C à 220"C et avec des temps de maintien de 1 à 4 min/mm d'épaisseur de garniture. The hot compression process is carried out with pressures from 200 to 1200 N / cm2, at temperatures from 1400C to 220 "C and with holding times from 1 to 4 min / mm of packing thickness.
Après le processus de compression à chaud et les étapes de fabrication qui interviennent le cas échéant à la suite, comme l'enlèvement des résidus de matières sur les bords ainsi que dans les trous de passage ou sur les parties profilées, le prémeulage de la garniture et le cas échéant, de collage avec un support, comme par exemple un élément dorsal en métal, dans une presse opérant à chaud, les garnitures peuvent être soumises dans un four à un cycle de durcissement. After the hot compression process and the subsequent manufacturing steps, where appropriate, such as removing material residues at the edges as well as in the through holes or on the profiled parts, the pre-grinding of the lining and where appropriate, bonding with a support, such as for example a metal backing element, in a hot operating press, the linings can be subjected in an oven to a curing cycle.
Ensuite, les garnitures durcies peuvent être meulées au moins à une dimension d'épaisseur.Then, the hardened linings can be ground to at least one thickness dimension.
Le cycle de durcissement dans un four peut être effectué à des températures de 1500C à 2700C et un temps de séjour dans le four de 1 heure à 15 heures pour des épaisseurs de garnitures de 0,5 à 5,0 mm. The curing cycle in an oven can be carried out at temperatures from 1500C to 2700C and a residence time in the oven from 1 hour to 15 hours for packing thicknesses from 0.5 to 5.0 mm.
En utilisant un support de garniture sous forme d'un élément dorsal, il est possible en outre de fabriquer des garnitures très minces, qui ont une très bonne résistance à la rupture ou à l'éclatement jusqu'à de grandes vitesses de rotation Une garniture fabriquée par le procédé conforme à l'invention, qui a un diamètre extérieur de 200 mm, un diamètre intérieur de 130 mm et une épaisseur de 3,5 mm, atteint à des températures d'épreuve de 200"C à 2500C, une vitesse de rotation sans rupture qui est supérieure à 14.000 tours par minute. By using a lining support in the form of a backing element, it is also possible to manufacture very thin linings, which have very good resistance to rupture or bursting up to high rotational speeds. manufactured by the process according to the invention, which has an outside diameter of 200 mm, an inside diameter of 130 mm and a thickness of 3.5 mm, reached at test temperatures of 200 "C at 2500C, a speed rotation without break which is more than 14,000 rpm.
L'invention peut avantageusement être utilisée pour la fabrication de garnitures de friction de forme annulaire pour des disques d'embrayage. Dans des disques d'embrayage de ce genre, il est classique de prévoir entre les garnitures de friction qui sont en liaison frottante d'un côté avec un volant et de l'autre côté avec le plateau de pression de lzembrayage, encore une suspension élastique de garnitures qui est créée au moyen de ce qu'on appelle des segments élastiques de garnitures, qui sont formés habituellement d'acier à ressort. Grâce à l'utilisation d'éléments dorsaux en métal pour supporter les garnitures, il est possible d'éviter ou de réduire au minimum l'encastrement, c'est-à-dire la pénétration se produisant pendant la durée de service du disque d'embrayage, des segments élastiques de garnitures dans les éléments dorsaux des garnitures de friction. En outre, l'utilisation d'un matériau de support ou de renforcement offre l'avantage que les garnitures peuvent être réalisées plus minces, de sorte qu'on réduit encore le moment d'inertie pondérale du disque d'embrayage et qu'on améliore ainsi la facilité de commande de la transmission. The invention can advantageously be used for the manufacture of friction linings of annular shape for clutch discs. In clutch discs of this kind, it is conventional to provide between the friction linings which are in frictional connection on one side with a flywheel and on the other side with the pressure plate of the clutch, another elastic suspension. of packing which is created by means of elastic packing segments, which are usually formed of spring steel. Thanks to the use of metal back elements to support the linings, it is possible to avoid or minimize embedding, i.e. penetration occurring during the service life of the disc. 'clutch, elastic segments of linings in the back elements of friction linings. In addition, the use of a support or reinforcement material offers the advantage that the linings can be made thinner, so that the moment of inertia of the clutch disc is further reduced and that thus improves the ease of control of the transmission.
Des déformations du disque d'embrayage se produisant lors de variations de la température sous l'effet de comportements différents de dilatation du matériau du support ou élément dorsal et du matériau de la garniture peuvent être empêchées ou réduites à un niveau acceptable en prévoyant dans la zone de la garniture des épaisseurs de fonds après compression comprises entre 0,05 mm et 0,5 mm. Deformations of the clutch disc occurring during variations in temperature under the effect of different expansion behaviors of the support material or back element and of the lining material can be prevented or reduced to an acceptable level by providing in the trim area of the bottom thicknesses after compression between 0.05 mm and 0.5 mm.
Egalement, dans le cas de garnitures de forme annulaire sans éléments dorsaux de renforcement, il serait possible d'atteindre, grâce à la répartition homogène du mélange à l'état sec dans la préforme qui est établie pendant la fabrication, des vitesses de rotation sans rupture qui seraient supérieures à 10.000 tours par minute. (A cet égard, des garnitures indépendantes sont disposées sur des broches d'entraînement et sont soumises, dans une chambre d'épreuve à la rupture, en opérant à la température ambiante et après un maintien préalable des garnitures pendant une heure dans un four à circulation d'air à 2500C, à une accélération de 50 rad/s2 jusqu'à la rupture). Also, in the case of annular-shaped linings without back reinforcing elements, it would be possible to achieve, thanks to the homogeneous distribution of the mixture in the dry state in the preform which is established during manufacture, rotational speeds without breaking which would be greater than 10,000 revolutions per minute. (In this regard, independent linings are arranged on drive pins and are subjected, in a test chamber to rupture, operating at room temperature and after prior maintenance of the linings for one hour in a air circulation at 2500C, at an acceleration of 50 rad / s2 until failure).
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en relation aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement le déroulement du processus de fabrication d'une garniture de friction pour embrayage, et
- la figure 2 représente un diagramme mettant en évidence les différentes étapes du procédé ainsi que les autres possibilités de fabrication.Other characteristics and advantages of the invention will be highlighted in the following description given by way of nonlimiting example, in relation to the appended drawings in which:
FIG. 1 schematically represents the progress of the process for manufacturing a friction lining for a clutch, and
- Figure 2 shows a diagram highlighting the different stages of the process as well as the other manufacturing possibilities.
Sur la figure 1 est représenté un dispositif de dosage 1 à partir duquel la masse sèche, mélangée de façon homogène, est introduite au moyen d'outils de transfert, comme par exemple un transporteur à vis sans fin 2, dans un outil de prémoulage 3, tournant avantageusement à des vitesses de rotation de 1 - 40 tr/min. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'outil de prémoulage 3 comporte un creux 4 de forme annulaire. Le mélange 5 contenu dans l'outil de prémoulage 3 est réparti uniformément au moyen d'un répartiteur 6 en forme de peigne de telle sorte que le mélange 5 soit délimité pratiquement par une surface plane de forme annulaire. Ensuite le mélange 5 est comprimé, au moyen d'un poinçon 7 de forme annulaire pénétrant dans le creux 4, sous la forme d'une préforme ou ébauche 8. Cette préforme 8 est pratiquement sèche, c'est-à-dire qu'elle ne contient pas d'humidité, ou seulement une très faible humidité. Dans le cas où une certaine humidité est désirée, il est possible de l'obtenir par addition de petites quantités de liquide dans le mélangeur à sec ou bien pendant le remplissage de l'outil de prémoulage 3. In FIG. 1 is shown a metering device 1 from which the dry mass, homogeneously mixed, is introduced by means of transfer tools, such as for example a worm conveyor 2, into a pre-mold tool 3 , advantageously rotating at rotational speeds of 1 - 40 rpm. In the embodiment shown, the pre-mold tool 3 has a hollow 4 of annular shape. The mixture 5 contained in the pre-molding tool 3 is distributed uniformly by means of a comb-shaped distributor 6 so that the mixture 5 is practically delimited by a flat surface of annular shape. Then the mixture 5 is compressed, by means of a punch 7 of annular shape penetrating into the hollow 4, in the form of a preform or blank 8. This preform 8 is practically dry, that is to say that it contains no moisture, or only very low humidity. If a certain humidity is desired, it is possible to obtain it by adding small quantities of liquid in the dry mixer or during the filling of the pre-molding tool 3.
La préforme 8 est enlevée de l'outil de prémoulage 3, par exemple par expulsion par pression, et elle est reçue avantageusement directement sur un support, par exemple une tôle 9. La préforme 8 est ensuite introduite en même temps que la tôle 9 dans un four à circulation d'air 10, dans lequel règne une température d'un ordre de grandeur de 70 à 1200C. The preform 8 is removed from the pre-mold tool 3, for example by pressure expulsion, and it is advantageously received directly on a support, for example a sheet 9. The preform 8 is then introduced at the same time as the sheet 9 into an air circulation oven 10, in which prevails a temperature of an order of magnitude from 70 to 1200C.
Le temps de séjour dans le four 10 est alors choisi de telle sorte que le liant, comme par exemple de la résine phénolique, commence à fluer, sans cependant commencer à réagir, c'est-àdire sans commencer à durcir. Sous l'effet de ce chauffage, la préforme est stabilisée de sorte qu'elle peut continuer à être mise en oeuvre d'une manière simple sans modification de forme. Au moyen du processus de stabilisation dans le four 10, on obtient ainsi une amélioration sensible de manipulation des préformes.The residence time in the furnace 10 is then chosen such that the binder, such as for example phenolic resin, begins to creep, without however starting to react, that is to say without starting to harden. Under the effect of this heating, the preform is stabilized so that it can continue to be implemented in a simple manner without modification of shape. By means of the stabilization process in the oven 10, a substantial improvement in handling of the preforms is thus obtained.
Après le processus de stabilisation dans le four 10, la préforme 8, qui possède une forme intermédiaire, est introduite dans la partie inférieure 11 de l'outil de compression à chaud. La préforme 8 est comprimée entre la partie supérieure 12 et la partie inférieure 11 de l'outil de compression à chaud jusqu'à la forme brute désirée pour la garniture de friction. Pendant cette opération, la préforme initiale 8 subit une réduction de volume, de sorte que sa densité augmente. Au moyen d'une sélection de la température, de la pression exercée et du temps de maintien, il est possible d' obtenir la densité désirée, et par conséquent également les propriétés désirées pour la garniture de friction. After the stabilization process in the furnace 10, the preform 8, which has an intermediate shape, is introduced into the lower part 11 of the hot compression tool. The preform 8 is compressed between the upper part 12 and the lower part 11 of the hot compression tool to the desired rough shape for the friction lining. During this operation, the initial preform 8 undergoes a reduction in volume, so that its density increases. By means of a selection of the temperature, the pressure exerted and the holding time, it is possible to obtain the desired density, and therefore also the desired properties for the friction lining.
La partie supérieure 12 ou la partie inférieure 11 de l'outil de compression à chaud peuvent également être agencées de telle sorte que les trous, rainures et autres particularités nécessaires dans la garniture de friction puissent être formés dans l'ébauche de garniture pendant le processus de compression à chaud. A cet effet, on peut prévoir dans la partie supérieure 12 ou dans la partie inférieure 11 de l'outil, des parties profilées ou des éléments rapportés correspondants. The upper part 12 or the lower part 11 of the hot compression tool can also be arranged so that the necessary holes, grooves and other features in the friction lining can be formed in the lining blank during the process. hot compression. To this end, one can provide in the upper part 12 or in the lower part 11 of the tool, profiled parts or corresponding inserts.
La garniture brute 8a, amenée à sa densité finale, est alors enlevée de la partie inférieure de l'outil de compression à chaud 11, par exemple au moyen d'une ventouse 13, qui opère en dépression. The rough packing 8a, brought to its final density, is then removed from the lower part of the hot compression tool 11, for example by means of a suction cup 13, which operates under vacuum.
La garniture brute 8a est ensuite transférée dans un four en vue d'un durcissement. Pour le durcissement, il est possible d'empiler un grand nombre de garnitures 8a les unes sur les autres. Après le durcissement des garnitures, l'usinage de finition est effectué. A cet égard, la garniture peut être meulée et amenée à une épaisseur de consigne. En outre, les résidus de matière existant éventuellement dans la zone des ouvertures ou rainures formées peuvent être enlevés. The raw packing 8a is then transferred to an oven for hardening. For curing, it is possible to stack a large number of linings 8a on top of each other. After the linings have hardened, finishing machining is carried out. In this regard, the lining can be ground and brought to a set thickness. In addition, material residues which may exist in the area of the openings or grooves formed can be removed.
Si nécessaire, également des ouvertures additionnelles peuvent être formées dans la garniture, par exemple par perçage.If necessary, also additional openings can be formed in the gasket, for example by drilling.
Les différentes étapes du procédé qui ont été décrites en relation avec la figure 1 sont également mises en évidence sur le diagramme de la figure 2. La figure 2 montre en outre les autres opérations de mise en oeuvre, intervenant après la fabrication de la préforme, en vue de la réalisation d'une garniture finale. Dans l'étape opératoire 20, la préforme subit un compactage dans un outil de compression à chaud et à cet égard, simultanément les rainures ou trous éventuellement nécessaires sont formés et additionnellement encoure, le renforcement constitué par un élément dorsal en métal est relié à la garniture de friction. Comme cela a déjà été décrit en relation avec la figure 1, l'élément dorsal en métal peut être revêtu d'un adhésif. Dans l'étape opératoire 21, les résidus indésirables de matières, qui se sont éventuellement agglomérés dans la zone des trous et d'autres parties profilées, peuvent être enlevés par poinçonnage et/ou par perçage. La garniture ainsi formée est ensuite soumise à un cycle de durcissement puis à un usinage final. The different stages of the process which have been described in relation to FIG. 1 are also highlighted in the diagram of FIG. 2. FIG. 2 also shows the other implementation operations, occurring after the preform has been manufactured, for the production of a final filling. In the operational step 20, the preform undergoes compaction in a hot compression tool and in this respect, simultaneously the grooves or holes possibly necessary are formed and additionally incurred, the reinforcement constituted by a metal back element is connected to the friction lining. As already described in connection with Figure 1, the metal back element can be coated with an adhesive. In the operational step 21, the undesirable residues of materials, which have possibly agglomerated in the area of the holes and other profiled parts, can be removed by punching and / or by drilling. The lining thus formed is then subjected to a hardening cycle and then to a final machining.
Dans l'autre possibilité de mise en oeuvre dlune préforme qui est représentée sur la figure 8, il est possible, dans une étape opératoire 22, de soumettre la préforme à un compactage dans un moule de compression à chaud, auquel cas les trous et rainures éventuellement nécessaires peuvent être formés simultanément. Après la compression à chaud de la garniture, celle-ci est meulée au moins sur un côté dans une opération 23 et les résidus indésirables de matières sont éliminés dans les zones des trous et des rainures. En parallèle, les renforcements de garnitures se présentant sous la forme d'éléments dorsaux en métal, peuvent être fabriqués par exemple par poinçonnage. L'élément dorsal associé à une garniture sera nettoyé au moins sur un côté, par exemple par décapage et/ou par sablage, et il sera revêtu d'un adhésif. In the other possible implementation of a preform which is shown in FIG. 8, it is possible, in an operational step 22, to subject the preform to compaction in a hot compression mold, in which case the holes and grooves possibly necessary can be trained simultaneously. After the hot compression of the lining, it is ground at least on one side in an operation 23 and the undesirable residues of materials are removed in the areas of the holes and the grooves. In parallel, the lining reinforcements in the form of metal back elements can be produced, for example, by punching. The back element associated with a lining will be cleaned at least on one side, for example by pickling and / or sandblasting, and it will be coated with an adhesive.
Ensuite, l'élément dorsal ainsi traité sera collé avec la garniture meulée dans une presse opérant à chaud. Lors de la mise en place des pièces dans la presse, il faut veiller à ce qu'un côté meulé de la garniture soit mis en contact avec lecôté de. l'élément dorsal qui est revêtu de l'adhésif. Après la liaison de la garniture avec l'élément dorsal, on effectue à nouveau une opération de durcissement et une opération de meulage jusqu'à la cote prévue.Then, the back element thus treated will be glued with the ground lining in a hot operating press. When placing the parts in the press, care must be taken to ensure that a ground side of the packing comes into contact with the side of. the back element which is coated with the adhesive. After the connection of the lining with the back element, a hardening operation and a grinding operation are again carried out up to the planned dimension.
Les avantages essentiels du mélange conforme à l'invention et du procédé conforme à l'invention consistent en ce qu'il est possible de fabriquer les garnitures de friction d'une manière exempte de solvants. Du fait de la répartition uniforme du mélange de fibres et de poudre dans l'outil de prémoulage en rotation au moyen d'un outil de répartition, il est possible de réduire au minimum des variations de densité, des répartitions non uniformes de matières ainsi que des variations de concentration dans la garniture de friction. The essential advantages of the mixture according to the invention and of the method according to the invention consist in that it is possible to manufacture the friction linings in a solvent-free manner. Due to the uniform distribution of the fiber and powder mixture in the rotary pre-molding tool by means of a distribution tool, it is possible to minimize density variations, non-uniform distributions of materials as well as variations in concentration in the friction lining.
Cela permet d'obtenir pour la garniture finale de grandes résistances à la rupture et à l'éclatement ainsi qu'un comportement uniforme à l'usure et au frottement.This makes it possible to obtain high resistance to breakage and bursting for the final lining as well as uniform behavior in wear and friction.
I1 est possible d'éviter des expulsions de composants lourds hors du mélange, une formation de fines poussières et de charges électrostatiques dans le mélange en effectuant une addition de moins de 10% en poids d'eau pendant le processus de mélange. It is possible to avoid expulsion of heavy components from the mixture, the formation of fine dust and electrostatic charges in the mixture by adding less than 10% by weight of water during the mixing process.
Si, lors de la répartition du mélange dans un outil de prémoulage, on opère avec des pourcentages d'eau supérieurs à 10% en poids, il peut alors se produire des effets de dissociation dans le mélange à cause de processus de sédimentation. If, when distributing the mixture in a pre-mold tool, one operates with percentages of water greater than 10% by weight, then dissociation effects can occur in the mixture due to sedimentation processes.
Le procédé décrit est ainsi caractérisé non seulement par un faible pourcentage de liquide dans le mélange - de préférence inférieur à 10% en poids - mais il permet en outre, grâce à la faible teneur en liquide, comme notamment la teneur en eau, de se passer d'opérations de recyclage et de préparation de liquide. The process described is thus characterized not only by a small percentage of liquid in the mixture - preferably less than 10% by weight - but it also makes it possible, thanks to the low liquid content, as in particular the water content, to move from recycling and liquid preparation operations.
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