FR2765244A1 - Materiau de frottement - Google Patents
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Abstract
Un matériau de frottement est décrit, comprenant un matériau de base ayant formé sur au moins une surface de film de frottement par pulvérisation à l'état de fusion d'un matériau constitué d'une matrice auquel on a ajouté un matériau à faible dureté présentant une dureté inférieure à celle de la matrice.Le matériau de frottement présente une résistance à la cuisson et une force de limitation de vibration associée à une excellente résistance à la chaleur et résistance à la corrosion et est approprié pour être utilisé dans un embrayage pour transmettre une force motrice d'un appareil d'entraînement d'une automobile etc. à une transmission ou un frein pour arrêter l'entraînement.
Description
MATERIAU DE FROTTEMENT
La présente invention se rapporte à un matériau de frottement et, plus particulièrement, à un matériau de frottement utilisé dans un embrayage pour transmettre une force motrice à partir d'un dispositif d'entraînement d'un véhicule à moteur, etc, à une transmission ou à un frein
pour arrêter l'entraînement du véhicule.
Jusqu'ici, un matériau de frottement utilisé pour les embrayages et des freins des véhicules est en général classé en matériau de frottement de type organique et matériau de frottement de type métallique. Le matériau de frottement de type organique est préparé en formant une chaîne de fibres de verre, en mettant en faisceau des fibres métalliques de laiton, etc, pour améliorer la propriété de dissipation thermique dans la chaîne, en imprégnant la chaîne d'une résine de liant auquel on ajoute un agent de contrôle de frottement, etc, et le composé avec du caoutchouc suivi par la fixation à celui-ci, à enrouler la chaîne sous une forme de pastilles et à la
soumettre au thermoformage et au traitement thermique.
Toutefois, le matériau de frottement de type organique présente une faible résistance à la chaleur et ainsi, lorsque la température est accrue à 350 C ou plus, le coefficient de frottement est abaissé, conduisant à une
augmentation de la quantité abrasée.
Par ailleurs, dans le matériau de frottement de type métallique, l'élément de frottement est formé en frittant un métal qui est un matériau de frottement. Du fait qu'un métal est utilisé pour le matériau de frottement, sa résistance à la chaleur est excellente lorsque comparée au matériau de frottement du type organique et le matériau de frottement du type métallique est employé lorsqu'on
travaille avec une charge élevée.
Toutefois, du fait que le matériau de frottement de type métallique décrit ci-dessus est formé par frittage, un matériau à faible dureté dans le matériau de frottement est décomposé thermiquement pendant le frittage pour se souder à l'atome du métal, d'o il résulte que les caractéristiques (résistance à la cuisson et force de limitation de vibration) du matériau à faible dureté ne sont pas obtenues suffisamment. En conséquence, lorsque le matériau de frottement du type métallique est utilisé dans les embrayages de véhicule, la ténacité de l'appareil et la résistance aux frottement deviennent inférieures au matériau de frottement du type organique, d'o il résulte que le matériau de frottement du type métallique est habituellement inapproprié pour utilisation dans des
véhicules pour passagers.
Ainsi, un but de la présente invention est de proposer un matériau de frottement présentant une excellente résistance à la chaleur et présentant de manière suffisante des caractéristiques de matériau à faible dureté pour
résoudre le problème décrit ci-dessus.
Dans un premier aspect de la présente invention pour atteindre le but décrit ci-dessus, il est proposé un matériau de frottement comprenant un matériau de base ayant formé sur celui-ci un film de frottement par pulvérisation à l'état de fusion d'un matériau de frottement constitué d'une matrice auquel on a ajouté un matériau à faible
dureté ayant une dureté inférieure à celle de la matrice.
En conformité avec le premier aspect de la présente invention, du fait que le matériau de frottement est déposé sur un matériau de base par pulvérisation à l'état de fusion, le temps de soudage du matériau de frottement avec la matrice est très court lorsque comparé au frittage, et le matériau à faible dureté dans le matériau de frottement ne peut pas se souder totalement à la matrice. En conséquence, la résistance à la cuisson et la force de limitation des vibrations du matériau à faible dureté ne sont pas réduites et ainsi le matériau de frottement ayant la résistance à la cuisson et la force de limitation des vibrations comme celles du matériau de frottement du type organique et présentant une excellente résistance à la
chaleur peut être obtenu.
Comme procédé de pulvérisation à l'état de fusion, on utilise un procédé de pulvérisation à l'état de fusion activé par plasma, un procédé de pulvérisation à l'état de fusion sous haute pression ou un HVOP (carburant d'oxygène à vitesse élevée). En employant le procédé de pulvérisation à l'état de fusion, un matériau de frottement dans lequel différentes particules de matériau telles qu'un métal et une résine sont fortement fixées et stratifiées peut être obtenu. Un deuxième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel la matrice est composée en une quantité de 30 à 80 % en volume. Comme il est représenté dans le deuxième aspect, en composant la matrice de 30 à 80 % en volume, on obtient une résistance à la chaleur suffisante et une résistance à l'abrasion suffisante. De même, une déformation élastique est possible et un coefficient de frottement suffisant
peut être obtenu dans une grande plage de vitesse.
Un troisième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel les dimensions particulaires de la matrice sont de 2 à 200 pm. Lorsque les dimensions particulaires du présent matériau sont dans la plage comprise entre 2 à 200 pm comme il est montré dans le troisième aspect, la matrice peut être uniformément dispersée, avec pour effet que les caractéristiques du matériau de frottement sont stabilisées. Un quatrième aspect se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel la matrice est constituée d'un métal et un cinquième aspect se rapporte au matériau de frottement du quatrième aspect dans lequel la matrice est constituée de laiton à résistance élevée, de laiton, de cuivre, d'un alliage de cuivre, d'acier, d'un alliage d'acier, de bronze d'étain, de bronze d'aluminium, d'un alliage d'aluminium, de nickel, d'un alliage de nickel, de titane, d'un alliage de titane ou d'une
combinaison de ceux-ci.
Comme il est représenté dans le quatrième aspect et dans le cinquième aspect, un laiton à résistance élevée, du laiton, du cuivre, un alliage de cuivre, de l'acier, un alliage d'acier, un bronze d'étain, un bronze d'aluminium, un alliage d'aluminium, du nickel, un alliage de nickel, du titane, un alliage de titane ou une combinaison de ceux-ci est utilisé comme la matrice du matériau de frottement, un matériau de frottement du type métallique est formé et un matériau de frottement d'une résistance utile peut être constitué. Un sixième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel la matrice est constituée d'une substance non métallique ou d'un alliage contenant une substance non métallique et un septième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du sixième aspect dans lequel la matrice est constituée de verre, de céramique, de carbone ou d'un alliage contenant du verre, de la céramique ou du carbone. Comme il est représenté dans le sixième aspect et dans le septième aspect, en utilisant du verre, de la céramique, du carbone ou un alliage contenant du verre, de la céramique ou du carbone comme matrice, un matériau de frottement utile eu égard à la résistance thermique et au
poids peut être construit.
Un huitième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau à faible dureté est constitué en une
quantité de 10 à 80 % en volume.
Comme il est représenté dans le huitième aspect, en composant le matériau à faible dureté de 10 à 80 % en volume, on obtient une déformation élastique et un coefficient de frottement suffisant dans une grande plage de vitesse de même qu'une conductivité thermique suffisante, avec pour effet que le matériau de frottement présentant une excellente résistance à la chaleur peut être construit. Un neuvième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel les dimensions particulaires du matériau à faible dureté sont comprises dans l'intervalle allant de 30 à 300 Pm. Comme il est représenté dans le neuvième aspect, lorsque les dimensions particulaires du matériau à faible dureté sont dans l'intervalle compris entre 30 à 300 pm, le matériau peut être uniformément dispersé, avec pour effet que les caractéristiques du matériau de frottement sont
stabilisées.
Un dixième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau à faible dureté est constitué d'un métal doux ou d'un métal blanc formé en mélangeant plusieurs types de métaux doux et un onzième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du deuxième aspect dans lequel le métal doux est constitué d'étain, d'argent, de zinc, de plomb, de bismuth, de cadmium, d'indium, ou
d'une combinaison de ceux-ci.
Comme il est représenté dans le dixième aspect et dans le onzième aspect, il est préféré d'utiliser un métal doux tel que de l'étain, de l'argent, du zinc, du plomb, du bismuth, du cadmium, de l'indium, etc ou un métal blanc formé en mélangeant plusieurs types de métaux doux comme le matériau à faible dureté. Un douzième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau à faible dureté est constitué d'un lubrifiant solide. Un treizième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du douzième aspect dans lequel le lubrifiant solide est constitué de graphite, de disulfide de molybdène, de disulfide de tungstène, de sulfide de plomb d'antimoine ou d'une combinaison de ceux-ci. De même, un quatorzième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau à faible dureté
du matériau de frottement est constitué d'une résine.
Comme il est représenté dans les douzième aspect à quatorzième aspect, lorsque l'on utilise un lubrifiant solide tel que du graphite, du disulfide de molybdène, du disulfide de tungstène, du sulfide de plomb d'antimoine etc ou une résine comme matériau à faible dureté, la quantité ajoutée de celui-ci peut être plus petite que le métal doux
du fait que sa dureté est inférieure à celle du métal doux.
En tant que résine, du térephtalate de polybutylène, du nylon, du polycétone, du polyacétal, du sulfite de polyphénylène, du térephtalate de polyéthylène, de l'imide polyéther, du sulfone polyéther, du polycarbonate, du polyimide, du phénol, etc, sont utilisés. De même, un
mélange de ceux-ci peut être utilisé.
Un quinzième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau de base est constitué d'un métal et un seizième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du quinzième aspect dans lequel le - 7 matériau de base est constitué d'un matériau laminé ou d'un matériau sous forme de lingot tel que du cuivre, un alliage de cuivre, de l'acier, un alliage d'acier, du nickel, un alliage de nickel, du titane, un alliage de titane, etc. Comme il est représenté dans le quinzième aspect et dans le seizième aspect, lorsque le matériau de base est constitué d'un métal, une détérioration à la chaleur ne se produit pas et le rayonnement thermique peut être amélioré, avec pour effet que l'on obtient une excellente résistance
à la chaleur.
Un dix-septième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le matériau de base est une substance non métallique ou un alliage contenant une substance non métallique et un dix-huitième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du dix-septième aspect dans lequel la substance non métallique est une substance du type verre, une substance du type carbone, une substance du type céramique, etc. Comme il est représenté dans le dix-septième aspect et dans le dix-huitième aspect, lorsqu'une substance non métallique est utilisée comme le matériau de base, un
matériau de frottement d'un faible poids peut être obtenu.
Le dix-neuvième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel des pores dans le matériau de frottement sont d'un
volume compris dans l'intervalle allant de 10 à 40 %.
Comme il est représenté dans le dix-neuvième aspect, en formant des pores de 10 à 40 % en poids dans le matériau de frottement, lorsque le matériau de frottement est particulièrement utilisé dans une huile, un film d'huile et d'une surface de frottement entre le matériau de frottement et l'autre matériau peut être rapidement élevé et également par la déformation élastique, l'accroissement de la surface de contact et le contact uniforme de la surface de frottement sont obtenus, avec pour effet qu'on peut obtenir de manière stable un coefficient de frottement élevé dans une grande plage de vitesse. De même, du fait que le stratifié est formé en pulvérisant des particules par pulvérisation à l'état de fusion, le stratifié dans lequel les pores formées entre les particules sont uniformément
dispersées est obtenu.
De même, un vingtième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel des rainures sont formées sur la surface du matériau de frottement du film de frottement jusqu'au matériau de base. Un vingt-et-unième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du vingtième aspect dans lequel les rainures sur la surface du
matériau de frottement sont formées dans le sens radial.
Un vingt-deuxième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du vingtième aspect dans lequel les rainures sur la surface du matériau déformé sont formées de manière concentrique. Un vingt-troisième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le film de frottement est constitué de plusieurs couches déposées. Un vingt- quatrième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel l'épaisseur du couchage du film de frottement diffère à chaque emplacement du matériau de base. Un vingt-cinquième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du premier aspect dans lequel le film de frottement est déposé sur les deux surfaces du matériau de base. Et un vingt-sixième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du vingt-cinquième aspect dans lequel l'épaisseur du film de frottement sur une surface du matériau de base est différente de l'épaisseur d'un autre film de frottement sur l'autre
surface du matériau de base.
Comme il est représenté dans les vingtième aspect à vingt-sixième aspect, lorsque les rainures sont formées à partir du film de frottement jusqu'au matériau de base, lorsque des déformations sont formées dans le matériau de frottement, les contraintes des déformations sont concentrées au fond des rainures, le film de frottement formé sur la surface du matériau de base par pulvérisation à l'état de fusion peut être empêché d'être libéré du matériau de base par les déformations aussi bien que possible et en formant également le film de frottement avec plusieurs couches déposées ou en changeant l'épaisseur du couchage du film de frottement à chaque emplacement du matériau de base ou entre les surfaces du matériau de base, le matériau de friction correct en conformité avec le but
de son utilisation peut être proposé.
Un vingt-septième aspect de la présente invention se rapporte au matériau de frottement du vingt-cinquième aspect dans lequel les films de frottement déposés chacun sur les deux surfaces de matériau de base sont déposés de
sorte qu'ils ne recouvrent pas dans la direction axiale.
Comme il est représenté dans le vingt-septième aspect, en déposant chacun des films de frottement sur les deux surfaces de matériau de base d'une manière telle que les films ne se chevauchent pas dans la direction axiale, l'influence de la chaleur due aux frottement transmise au matériau de base peut être réduite et l'efficacité du refroidissement du matériau de base est également améliorée. La figure 1 est une vue montrant l'état découlant d'un mélange précédent d'une poudre de matrice et d'une poudre de matériau à faible dureté et l'état de la pulvérisation à l'état de fusion des poudres mélangées par pulvérisation à l'état de fusion activée par plasma; La figure 2 est une vue montrant l'état consistant à placer une matrice et un matériau à faible dureté dans des pistolets à plasma séparés et à pulvériser à l'état de fusion le plasma avec ceux-ci; La figure 3 est un vue simplifiée montrant une machine d'essai; La figure 4 est un trafic du changement du coefficient de frottement au cours du temps montrant la relation de l'écoulement du temps et du coefficient de frottement; La figure 5 est un graphique du changement du coefficient de frottement par rapport à une vitesse périphérique montrant la relation de la vitesse périphérique et du coefficient de frottement; La figure 6 est un graphique montrant les pertes d'abrasion dans l'exemple et dans l'exemple comparatif; La figure 7 est une vue montrant l'état de la pulvérisation à l'état de fusion activée par plasma de chacune des particules métalliques et des particules de résine utilisant de multiples pistolets de pulvérisation à l'état de fusion de plasma; La figure 8 est une vue avant du matériau de frottement du deuxième mode de réalisation; La figure 9 est une vue en coupe prise suivant A-A de la figure 8; La figure 10 est une vue montrant un exemple de l'état de production d'un matériau de frottement; La figure 11 est une vue montrant le troisième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 12 est une vue montrant le quatrième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 13 est une vue montrant le cinquième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 14 est une vue en coupe prise le long de B-B de la figure 13; La figure 15 est une vue montrant le sixième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention La figure 16 est une vue montrant le septième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 17 est une vue montrant le huitième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 18 est une vue montrant le neuvième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention La figure 19 est une vue montrant le dixième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 20 est une vue montrant le onzième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; La figure 21 est une vue montrant l'autre état de la figure 20; La figure 22 est une vue montrant le douzième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention; et La figure 23 est une vue montrant un autre état de la
figure 22.
On décrira maintenant la présente invention de manière
plus détaillée.
On expliquera tout d'abord le premier mode de réalisation de mise en pratique de la présente invention en
se référant aux dessins.
On prépare une poudre mélangée en mélangeant 30 % en volume de particules de métal en poudre ayant des dimensions particulaires allant de 40 à 106 pm constituées de laiton à résistance élevée (60 % de cuivre, 20 % de zinc, le restant étant des additifs) sous la forme d'une matrice et 20 % en volume de particules de résine ayant des dimensions particulaires allant de 30 à 300 pm constituées de térephtalate de polybutylène comme matériau à faible dureté. Comme il est représenté sur la figure 1, on délivre la poudre mélangée de particules métalliques M et de particules de résine P à un moyen d'alimentation (non représenté) et on pulvérise à l'état de fusion sur la surface d'extrémité d'un cylindre 20 présentant un diamètre externe de 25,6 mm et un diamètre interne de 20 mm par un pistolet de pulvérisation à l'état de fusion 10 d'un appareil de pulvérisation à l'état de fusion de plasma. En ce qui concerne les conditions de pulvérisation à l'état de fusion dans ce cas, on utilise l'argon comme gaz de travail et la puissance de sortie est de 20 kW. Grâce à la pulvérisation à l'état de fusion de plasma, on forme un matériau de frottement ayant un matériau poreux constitué d'un stratifié composite de 53 % en volume de métal et de
36 % en volume de résine, et ayant 11 % en volume de pores.
Lorsque l'on observe le matériau de frottement (grossissement d'environ 200 fois) par un microscope électronique, comme il est représenté sur la figure 2, on confirme que les parties liées de liaison des particules métalliques M et des particules métalliques P par soudage sont formées. De même, on trouve en dehors des parties liées par soudage, des parties liées par ajustement mécanique et force entre atomes sont formés. On polit le stratifié composite à une épaisseur de 0,5 mm pour préparer une pièce d'échantillon A. Sur la figure 2, H représente
les pores.
De plus, dans ce cas, on utilise du laiton à résistance élevée comme particule métallique du fait que le laiton est un matériau métallique présentant un coefficient de frottement élevé, une résistance à la corrosion élevée, montre une faible propriété d'attaque sur l'autre élément
et présente une bonne résistance à la cuisson.
De même, on utilise le térephtalate de polybutylène comme les particules de résine du fait que la résine présente une bonne résistance à la chaleur et une bonne
résistance à la corrosion.
En outre, du fait que 11% en volume de pores sont formés, dans le cas de l'utilisation de matériau de frottement comme matériau de frottement mouillé qui est utilisé dans une huile, un film d'huile d'une surface de frottement entre le matériau de frottement et l'autre matériau peut être rapidement enlevé et également par les déformations élastiques, l'accroissement de la surface de contact et le contact uniforme de la surface de frottement sont obtenus, avec pour effet qu'un coefficient de frottement élevé peut être maintenu de manière stable dans une grande plage de vitesse faisant que le matériau de
frottement peut être utilisé.
On expliquera maintenant un Exemple Comparatif. Dans l'Exemple Comparatif, on imprègne un papier spécifique préparé en composant des fibres naturelles, telles que du coton, du chanvre, etc. avec un agent de remplissage tel que de la terre diatomaceuse, de la silice etc. et un agent de contrôle de frottement tel que du graphite, des particules de résine, etc. et en ajoutant à celui-ci des produits chimiques de constitution de papier, suivi par la constitution du papier par voie humide, d'une résine thermodurcissable telle que du phénol, etc. puis on sèche et on cuit faisant que l'on obtient le matériau de frottement par voie humide qui peut être utilisé. Le matériau de frottement du type papier est découpé au diamètre externe de 25,6 mm et au diamètre interne de 20 mm et fixé à la surface d'extrémité du cylindre ayant la même forme que celui utilisé dans le premier mode de réalisation de la présente invention pour préparer une pièce d'essai B. On expliquera les conditions d'évaluation. Concernant la pièce d'essai et la pièce d'essai B décrite ci-dessus, en utilisant la surface d'extrémité du cylindre constitué d'acier présentant le diamètre externe de 25,6 mm et du diamètre interne de 20 mm et la machine d'essai représentée sur la figure 3, après 60 minutes, le changement du coefficient de frottement est étudié en le maintenant pendant 10 secondes à une vitesse périphérique de 0,5 m/sec, puis on ramène la vitesse périphérique à 4 m/sec et
on évalue le changement du coefficient de frottement.
De plus, la pression de surface est de 784 MpAa et la durée d'évaluation est de 180 minutes. De même, la structure de la machine d'essai est constituée de vis de pression 111, d'un détecteur de force de pression (dynamomètre) 112, d'une rondelle élastique supérieure 113, d'un ressort de pression 114 pour 500 kg, d'un ressort de pression 115 pour 10 kg/100 kg, d'une rondelle élastique inférieure 116, d'un détecteur de force de frottement 117, d'un bras de couple 118, d'un guide de détection de coupe 119, d'une tête de fixation transversale 120, d'un axe de détection de couple 121, d'un roulement à aiguille 122, d'un palier de poussée 123, d'un axe de coupe 124, d'un échantillon latéral fixe 125, d'un échantillon latéral
rotatif 126 et d'un axe d'entraînement 127.
Résultats de l'évaluation: La figure 4 est un graphique montrant le changement du coefficient de frottement au cours du temps montrant la
relation du coefficient de frottement et du temps écoulé.
Le graphique montre que bien que dans l'Exemple Comparatif, le coefficient de frottement est réduit au cours du temps, dans le premier mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, le coefficient de frottement est réduit de manière difficile et l'échantillon montre un résultat stable sous forme de matériau de frottement. La figure 5 est un graphique montrant le changement de coefficient de frottement par rapport à la vitesse périphérique et montre la relation du coefficient de frottement et de la vitesse périphérique. A partir des résultats du graphique, on peut voir que dans l'Exemple Comparatif, lorsque l'on modifie la vitesse périphérique, le coefficient de frottement est faible mais dans l'Exemple, même lorsque l'on modifie la vitesse périphérique, le coefficient de frottement est élevé. La figure 6 est un graphique montrant les résultats de la mesure des pertes d'abrasion de l'échantillon du premier mode de réalisation de mise en pratique de la présente invention et de l'échantillon de l'Exemple Comparatif et on peut voir que lorsqu'il est comparé à l'Exemple Comparatif, la perte d'abrasion dans le premier mode de réalisation de
mise en pratique de la présente invention est moindre.
De plus, comme on l'a déjà expliqué, les particules métalliques et les particules de résine peuvent être précédemment mélangées et le mélange peut être pulvérisé à l'état de fusion comme il est représenté sur la figure 1 ou en utilisant de multiples pistolets de pulvérisation à l'état de fusion, la quantité de chaleur de chaque matériau des particules métalliques et des particules de résine est contrôlée, les deux matériaux sont respectivement fondus et pulvérisés à l'état de fusion comme il est représenté sur la figure 7. De plus, en ce qui concerne la pulvérisation à l'état de fusion, la pulvérisation à l'état de fusion de plasma peut être utilisée ou la pulvérisation à l'état de
fusion au pistolet à flamme, etc. peut être utilisée.
On expliquera maintenant le motif déposé du matériau de frottement en utilisant le deuxième mode de réalisation de mise en pratique de la présente invention, etc. La figure 8 est une vue avant d'un exemple de matériau de frottement de la présente invention et la figure 9 est
une vue en coupe prise le long de A-A de la figure 8.
Un matériau de frottement 1 dans le deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention est disposé entre un appareild'entraînement (non représenté) et une transmission (non représentée) et un matériau de frottement sec utilisé pour un embrayage capable de transmettre une puissance motrice de l'appareil d'entraînement au côté transmission par ajustement de frottement. Le matériau de frottement 1 est constitué d'un matériau de base sous forme de pastille 2 et d'un film de frottement 3. De même, sur le côté du matériau de frottement 1 qui forme le film de frottement 3, des
rainures 4 sont radialement formées.
Le matériau de base 2 est constitué d'un matériau laminé d'un alliage d'acier et l'épaisseur de la plaque est de 1,8 mm. De même, le film de frottement 3 est constitué d'un alliage de cuivre sous forme de matrice auquel on a ajouté 30% en volume d'étain comme matériau à faible dureté ayant une dureté inférieure à celle de l'alliage de cuivre
et l'épaisseur du film est de 0,7 mm.
On expliquera ci-après un procédé de production du matériau de frottement 1 en se référant à la figure 10. On place tout d'abord un matériau de frottement en poudre 3a obtenu en ajoutant de l'étain à l'alliage de cuivre dans un pistolet de pulvérisation à l'état de fusion 5. Dans le mode de réalisation, en tant que procédé de pulvérisation à l'état de fusion, le matériau de frottement 3a est pulvérisé à l'état de fusion sur la surface du matériau de base 2 par pulvérisation à l'état de fusion HVOF utilisant du gaz propylène oxygène. Le matériau de frottement 3a placé dans le pistolet de pulvérisation à l'état de fusion est chauffé par une source de chaleur 5a du pistolet de pulvérisation à l'état de fusion 5 et est déposé sur le matériau de base 2 à un état semi-fondu. En utilisant une telle pulvérisation à l'état de fusion, le matériau de frottement 3a est fondu en une très courte durée (0,001 à 0,05 secondes) à partir du passage par la source de chaleur Sa pour être déposé sur le matériau de base, avec pour effet que l'étain dans le matériau de frottement 3a est difficilement soudé avec l'alliage de cuivre. En conséquence, la résistance à la cuisson et la force de limitation des vibrations de l'étain qui est un matériau à faible dureté ne sont pas détériorées et le matériau de frottement 1 présentant une résistance à la cuisson et une force de limitation aux vibrations comme celles du matériau de frottement du type organique et présentant une excellente résistance à la chaleur peut être obtenu. De plus, dans le matériau de frottement 1, des pores de 10% en volume ou moins pour éliminer les poussières d'abrasion générées par frottement sont formés et on peut ainsi obtenir des caractéristiques de frottement stables. Le nombre des pores peut être contrôlé en sélectionnant de manière appropriée le temps de soudage de la matrice et de
matériau à faible dureté.
Les rainures 4 du matériau de frottement 1 sont formées radialement du côté film de frottement 3 jusqu'au matériau de base 2. La largeur de chaque rainure 4 est de 1,5 mm et sa profondeur est de 1,6 mm à partir de la surface du film de frottement 3. Grâce aux rainures 4, même lorsqu'une déformation est formée dans le matériau de frottement 1 dans le cas de la transmission d'une puissance motrice à partir de l'appareil d'entraînement par le matériau de frottement, les contraintes sont concentrées au fond 4a de la rainure 4, avec pour effet que le film de frottement 3 n'est pas déformé. En conséquence, lorsque le film de frottement 3 est déposé sur la surface du matériau de base 2 par pulvérisation à l'état de fusion, le film de frottement 3 n'est pas décollé du matériau de base 2 par la
déformation provoquée par l'utilisation d'un embrayage.
Dans le deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, un alliage de cuivre est utilisé sous forme de matrice mais un autre métal tel que l'alliage de cuivre ou un matériau non métallique tel que du verre, de la céramique, etc. peut être utilisé et lorsque, par exemple, une céramique est utilisée sous forme de matrice, une action de protection à la chaleur du matériau de base est améliorée. Il en résulte qu'une mauvaise influence due à la chaleur sur le matériau de base peut être interdite. De même, dans le deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, l'étain est utilisé comme matériau à faible dureté mais lorsqu'on utilise à la place de celui-ci un métal doux tel que de l'argent, du zinc ou du plomb, etc. ou un métal blanc formé en mélangeant ces métaux doux, on peut obtenir les mêmes effets. En outre, un lubrifiant solide, tel que du graphite, du disulfide de molybdène, du sulfide de plomb antimoine etc. ou une résine telle qu'une résine époxy, une résine phénolique, une résine polyimide et une résine fluorée ayant chacune une dureté inférieure à celle du métal doux peut être utilisée, et dans ce cas, par l'ajout d'une quantité plus petite que celle du métal doux, on peut obtenir une résistance à la cuisson suffisante et
une bonne force de limitation des vibrations.
La figure 11 et la figure 12 montrent le matériau de frottement 11 du troisième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention et le matériau de frottement 21 du quatrième mode de réalisation de la mise
en pratique de la présente invention, respectivement.
Le troisième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention diffère du deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention décrit ci-dessus du fait que les rainures 14 formées sur la surface de matériau de frottement sont sous forme concentrique et les autres structures sont les mêmes que celles du deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention. Le troisième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention est utile pour empêcher que se produise le décollage du film de frottement lorsque des déformations se produisent au niveau du côté périphérique interne et au niveau du côté périphérique externe. De même, le quatrième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention diffère des modes de
réalisation de mise en pratique de l'invention décrits ci-
dessus du fait que les rainures formées sur la surface du matériau de frottement sont constituées de deux types, c'est-à-dire des rainures concentriques 24a, des rainures radiales 24b et les autres structures sont les mêmes que celles du deuxième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention. Le quatrième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention est utile pour empêcher que ne se produise le décollage du film de frottement lorsque des déformations se produisent au niveau du côté périphérique interne et du côté périphérique externe et lorsque des déformations se produisent à
différents emplacements de la direction circonférencielle.
Ensuite, le cinquième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, qui est une construction pratique dans le cas o l'on emploie le matériau de frottement de la présente invention pour un disque d'embrayage est représenté sur la figure 13. La figure 13 est une vue avant montrant le cas o l'on effectue directement la pulvérisation à l'état de fusion sur un matériau de type plaque 32 qui est un matériau de base et la figure 14 montre la vue en coupe prise le long de la ligne B-B de la figure 13. Dans le cinquième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, les poussières d'abrasion formées en ajustant par l'adaptation à la libération d'un embrayage peuvent être évacuées à l'extérieur et du fait que les rainures 34 sont inclinées dans la direction radiale selon un certain angle, la longueur de chaque rainure 34 est plus longue que celle dans le premier mode de réalisation de mise en pratique de l'invention et ainsi, la durabilité est améliorée en ce qui concerne la résistance au frottement du film de frottement 33 reçue au moment de la rotation d'un embrayage. De plus, dans le cinquième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, le disque d'embrayage muni d'un mécanisme d'amortisseur est décrit mais un disque d'embrayage sans mécanisme d'amortisseur peut être
naturellement employé.
La figure 15 est une vue montrant le sixième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, dans lequel un mécanisme d'amortissement dans le
côté périphérique interne du disque d'embrayage est omis.
Dans le sixième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, en pulvérisant à l'état de fusion des films de frottement 43 sous la forme n'ayant pas de site projeté dans le sens de rotation du disque d'embrayage, le décollement du film de frottement 43 du matériau de base 42 lors de l'application de l'embrayage
peut être réduit à une valeur aussi faible que possible.
La figure 16 est une vue montrant le septième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention. Dans le mode de réalisation de mise en pratique de l'invention, des films de frottement 53a et 53b sont déposés sur une surface 52a et sur l'autre surface 52b d'une plaque de type disque 52 qui est un matériau de base d'une manière telle qu'il ne se recouvre pas. En formant les films de frottement comme décrit ci-dessus, l'influence de la chaleur découlant du frottement transmise à la plaque de type disque 52 est réduite et l'efficacité de refroidissement de la plaque de type disque 52 est améliorée. La figure 17 montre le huitième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention. Sur la figure 17, des plaques inférieures 62 différentes des ressorts sous forme de disque 65 sont utilisées comme matériau de base, chaque film de frottement 63 est formé sur chaque plaque inférieure 62 et deux plaques inférieures 62 sont installées sur les ressorts du type disque 65 par arrivée 66. Du fait que le matériau de frottement de la présente invention présente une résistance à la chaleur excellente, la zone revêtue du film de frottement 63 peut être réduite comme il est représenté sur la figure 17. Dans le huitième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, des rainures de retour 68a et 69a sont formées au niveau de la plaque de pression 68 et d'un volant 69, respectivement, de sorte que la plaque de pression 68 et le volant 69 ne contactent pas le rivet 66. De plus, l'installation de la plaque inférieure 62 et du ressort sous forme de disque 65 peut être effectuée par soudage sur place en utilisant un rivet. La figure 18 est une vue montrant le neuvième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention. Le neuvième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention montre le cas o l'on utilise le matériau de frottement de la présente invention sous la forme d'éléments de revêtement de poussée pour générer une hystérésis dans les caractéristiques de torsion d'un disque d'embrayage. En ce qui concerne le neuvième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, le film de frottement est directement pulvérisé à l'état de fusion sur un moyeu 72 qui est un matériau de base, et il devient non nécessaire de former séparément un élément de revêtement de poussée 73 qui est le film de frottement, avec pour effet que le nombre de composants est réduit et que la dimension du disque d'embrayage dans le sens axial
peut également être raccourcie.
La figure 19 est une vue montrant le dixième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, qui montre le cas o l'on installe un ressort sous forme de disque en forme de cône 35 précédemment revêtu d'un matériau de frottement 36 sur un matériau de plaque 37 sans pulvériser directement à l'état de fusion un film de frottement sur un matériau de plaque dans le cinquième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention. Le dixième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention montre le cas o l'on utilise un ressort sous forme de disque 35 mais un ressort sous forme de disque tabulaire peut être employé. En outre, en stratifiant deux ressorts sous forme de disque tabulaire,
la charge du ressort peut être accrue.
La figure 20 et la figure 21 sont des vues montrant le onzième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention. Dans le onzième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, un élément de ressort est de plus disposé entre deux plaques inférieures 82 chacune revêtue d'un film de frottement 83, la figure 20 montre une vue en coupe dans le cas o il n'y a pas d'application de l'embrayage et la figure 21 montre une vue
en coupe dans le cas o il y a application de l'embrayage.
Grâce au onzième mode de réalisation de la mise en pratique de l'invention, en modérant le choc au moment de l'application de l'embrayage par l'élément de ressort 85,
on peut limiter le décollement du film de frottement 83.
La figure 22 et la figure 23 sont des vues montrant le douzième mode de réalisation de mise en pratique de la présente invention. La figure 22 montre une vue en coupe dans le cas o il n'y a pas d'application de l'embrayage et la figure 23 montre une vue en coupe dans le cas o il y a application de l'embrayage. Le douzième mode de réalisation de mise en pratique de l'invention montre le cas de la formation d'un film de frottement 97 sur la partie de tête d'arrivée 96 sous forme de matériau de base par pulvérisation à l'état de fusion dans un disque d'embrayage dans lequel un revêtement de frottement 93 est installé sur les deux surfaces d'un ressort sous forme de disque 95 par le rivet 96. Grâce au douzième mode de réalisation de la mise en pratique de la présente invention, la résistance à la chaleur du revêtement de frottement est améliorée par la zone du film de frottement 97 lorsque comparée à un revêtement de frottement classique et on peut également
procurer un disque d'embrayage endurant une charge élevée.
De même, lorsqu'un film de frottement constitué de plusieurs couches est déposé sur un matériau de base et que dans ce cas, lorsque la matrice du film de frottement est en contact avec le côté matériau de base au moment du revêtement est constitué d'un métal, le film de frottement ayant une résistance élevée est formé, le film de frottement n'est pas décollé du matériau de base et un matériau de frottement ayant une résistance à la cuisson et une force de limitation de vibration identique à celle du matériau de frottement du type organique peut être procurée. Lorsque le film de frottement déposé sur le côté matériau de base est constitué d'un matériau non métallique tel qu'une céramique etc., le revêtement non métallique agit comme matériau de protection à la chaleur entre la surface du matériau de frottement et du matériau de base, avec pour effet que la chaleur générée à la surface du matériau de frottement au moment de l'application de l'embrayage devient difficile à transmettre au matériau de base et la détérioration de l'effet de matériau de base
sous la forme d'un ressort peut être interdite.
En outre, en déposant le film de frottement d'une manière telle que l'épaisseur du revêtement diffère à chaque position du matériau de base (par exemple entre une surface de matériau de base et son autre surface, ou entre le côté périphérie interne et le côté périphérie externe), on peut former un matériau de frottement optimal pour
utilisation dans l'environnement.
Comme on l'a décrit ci-dessus, le matériau de frottement de la présente invention présente un coefficient de frottement élevé et procure moins de perte d'abrasion et est un matériau de frottement approprié pour un matériau de frottement d'un embrayage transmettant une force motrice à partir d'un appareil d'entraînement à une transmission à un
frein pour arrêter l'entraînement.
Claims (27)
1. Matériau de frottement caractérisé en ce qu'il comprend un matériau de base ayant déposé sur celui-ci un film de frottement par pulvérisation à l'état de fusion d'un matériau de frottement constitué d'une matrice auquel on a ajouté un matériau à faible dureté présentant une
dureté inférieure à celle de ladite matrice.
2. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice est mélangée en une
quantité de 30% en volume à 80% en volume.
3. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions particulières de la matrice sont comprises dans l'intervalle allant de 2 à
200 pm.
4. Matériau de frottement selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la matrice est constituée d'un métal.
5. Matériau de frottement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal est du laiton à résistance élevée, du laiton, du cuivre, un alliage de cuivre, de l'acier, un alliage d'acier, du bronze d'étain, du bronze d'aluminium, un alliage d'aluminium, du nickel, un alliage de nickel, du titane, un alliage de titane, ou une
combinaison de ceux-ci.
6. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice est constituée d'une substance non métallique ou d'un alliage contenant une
substance non métallique.
7. Matériau de frottement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la substance non métallique est du
verre, de la céramique ou du carbone.
8. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à faible dureté est mélangé en une quantité allant de 10% en volume à 80% en
volume.
9. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce les dimensions particulaires du matériau à faible dureté sont comprises dans l'intervalle de 30 à 300pm.
10. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à faible dureté est constitué d'un métal doux ou d'un métal blanc formé en
mélangeant plusieurs types de métaux doux.
11. Matériau de frottement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le métal doux est de l'étain, de l'argent, du zinc, du plomb, du bismuth, du cadmium, de
l'indium ou une combinaison de ceux-ci.
12. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à faible dureté est
constitué d'un lubrifiant solide.
13. Matériau de frottement selon la revendication 12, caractérisé en ce que le lubrifiant solide est du graphite, du disulfide de molybdène, du disulfide du tungstène, du
sulfide de plomb d'antimoine ou d'une combinaison de ceux-
ci.
14. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à faible dureté du
matériau de frottement est une résine.
15. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de base est constitué
d'un métal.
16. Matériau de frottement selon la revendication 15, caractérisé en ce que le matériau de base est constitué d'un matériau laminé ou d'un matériau sous forme de lingot, de cuivre, d'un alliage de cuivre, d'un acier, d'un alliage d'acier, de nickel, d'un alliage de nickel, de titane ou
d'un alliage de titane.
17. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de base est constitué d'une substance non métallique ou d'un alliage contenant
une substance non métallique.
18. Matériau de frottement selon la revendication 17, caractérisé en ce que la substance non métallique est une substance de type verre, une substance de type carbone ou une substance de type céramique.
19. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que des pores compris dans un intervalle allant de 10 à 40% en volume sont formées dans le matériau
de frottement.
20. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rainures sont formés sur la surface du matériau de frottement du film de frottement
jusqu'au matériau de base.
21. Matériau de frottement selon la revendication 20, caractérisé en ce que les rainures sur la surface du
matériau de frottement sont formées radialement.
22. Matériau de frottement selon la revendication 20, caractérisé en ce que les rainures sur la surface du
matériau de frottement sont formées concentriquement.
23. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film de frottement est formé à
partir de multiples couches déposées.
24. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du film de frottement
diffère à chaque emplacement du matériau de base.
25. Matériau de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film de frottement est déposé sur
les deux surfaces du matériau de base.
26. Matériau de frottement selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'épaisseur du film de frottement diffère entre le film de frottement sur une surface du matériau de base et le film de frottement sur l'autre
surface du matériau de base.
27. Matériau de frottement selon la revendication 25, caractérisé en ce que le film de frottement est déposé sur les deux surfaces du matériau de base d'une manière telle
qu'il ne se recouvre pas dans la direction axiale.
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