FR2774731A1 - Disque et dispositif d'accouplement par friction, et transmission automatique ainsi equipee - Google Patents

Abstract

Le dispositif comprend une alternance de premiers et seconds disques (19, 22) réalisés en acier trempé et possédant des dents (15, 25) de couplage en rotation avec un premier et un second organe rotatif, respectivement. Des disques intercalaires (53) libres en rotation sont placés en interface entre les premiers et seconds disques.Les disques intercalaires (53) sont réalisés en fibres de carbone noyées dans une matrice de carbone, sans armature à l'intérieur du disque.Utilisation pour améliorer la stabilité et la progressivité de fonctionnement de l'embrayage, et la longévité des disques.

Description

"Disque et dispositif d'accouplement par friction, et
transmission automatique ainsi équipée"
Description
La présente invention concerne un dispositif d'accouplement par friction à disques multiples, tel qu'un embrayage ou un frein, du type utilisable par exemple dans les transmissions automatiques pour automobile en vue d'accoupler sélectivement deux organes rotatifs de la transmission et piloter ainsi le rapport de transmission entre l'entrée et la sortie de la transmission.

La présente invention concerne également une transmission automatique ainsi équipée.

La présente invention concerne également un disque de friction utilisable dans le dispositif d'accouplement.

Les transmissions automatiques utilisent couramment, pour piloter le rapport de transmission qu'elles fournissent, des embrayages multi-disques comprenant une alternance de disques reliés à l'un et respectivement à l'autre de deux organes rotatifs qui doivent être sélectivement accouplés et désaccouplés.

Le coefficient de frottement du matériau utilisé pour les disques ainsi que le nombre de disques et leur diamètre influent sur la force axiale de serrage qu'il sera nécessaire d'appliquer à l'embrayage pour que celui-ci soit capable de transmettre à l'un des organes rotatifs le couple reçu de l'autre. Ces embrayages travaillent dans un bain d'huile ayant une fonction de refroidissement, de réduction de l'usure, et d'élimination de tout frottement résiduel même si le jeu entre les disques est très faible lorsque l'embrayage est à l'état desserré. Habituellement, les disques sont en acier trempé et leur épaisseur est choisie aussi faible que raisonnablement possible. On cherche en effet à réduire l'encombrement axial de l'embrayage multi-disques.

Le US-A-5 213 551 enseigne d'intercaler des disques en bronze montés libres en rotation entre les disques successifs reliés alternativement à l'un et à l'autre des organes rotatifs qui doivent être sélectivement accouplés et désaccouplés. Les disques intercalaires prennent spontanément une vitesse intermédiaire entre celles des deux groupes de disques liés à l'un et respectivement l'autre des organes rotatifs. On divise ainsi par deux les vitesses de frottement.

L'échauffement local et l'usure sont réduits, la progressivité de l'embrayage est améliorée.

Le FR-A-2 729 726 enseigne de remplacer les disques acier accouplés à l'un des organes rotatifs par des disques en matériau carbone comprenant une matrice carbone dans laquelle sont noyées des fibres de carbone. Les qualités de frottement et de résistance à l'usure sont améliorées.

Les disques de carbone sont typiquement trois fois plus épais que les disques en acier. Un premier procédé d'obtention des disques en carbone avec un contour denté est décrit.

Selon ce procédé, il est préféré de former des dents sur le contour intérieur du disque de façon à limiter le diamètre extérieur du disque en carbone, et aussi son coût de réalisation.

L'épaisseur du disque est fonction de la force circonférentielle à transmettre entre les dents et les faces de friction, ainsi qu'en fonction de la pression de contact acceptable entre les dents et les cannelures de l'organe rotatif associé dans lesquelles ces dents sont engagées.

Les forces circonférentielles à transmettre par les dents sont grandes quand le diamètre de denture est faible, pour une couple donné.

La demande de brevet français non publiée n" 97 10 444 au nom de la Demanderesse décrit un deuxième procédé d'obtention des disques en carbone avec contour denté. Des nappes de fibres sont superposées de manière à réaliser au moins deux directions de fibres parallèles au plan du disque à réaliser. L'empilement de nappes présentant déjà sensiblement le contour intérieur et extérieur voulu pour les disques est carbonisé.

Le but de la présente invention est d'augmenter encore la longévité et/ou la progressivité du dispositif d'accouplement et/ou de réduire son coût et/ou son encombrement axial, et/ou de le rendre mieux approprié à certains cas particuliers.

Suivant l'invention, le dispositif d'accouplement par friction, tel que frein ou embrayage, notamment pour transmission automatique destinée à l'automobile, comprenant un premier et un second organe coaxialement rotatifs l'un par rapport à l'autre, des premiers disques, solidaires en rotation du premier organe et alternant avec des seconds disques, solidaires en rotation du second organe, des disques intercalaires montés libres en rotation entre les premiers et les seconds disques, et des moyens pour sélectivement comprimer axialement et respectivement relâcher axialement les disques, est caractérisé en ce que les disques intercalaires sont essentiellement réalisés en matériau carbone.

Ainsi, les disques en carbone n'ont plus qu'à transmettre le couple d'une face de friction à la face de friction opposée et travaillent donc essentiellement en cisaillement entre des plans radiaux.

L'épaisseur axiale des disques en carbone est pratiquement sans effet sur la résistance mécanique des disques à une telle contrainte. On peut ainsi les réaliser beaucoup plus minces. Il n'est plus besoin d'un pourtour denté. Les disques sont donc beaucoup moins coûteux à réaliser. En outre, grâce à la présence de disques intercalaires, les vitesses de frottement aux interfaces de friction est divisée par deux et le nombre d'interfaces est multiplié par deux.

L'échauffement local et l'usure sont réduits et la progressivité améliorée. La réduction d'épaisseur permise par l'invention pour les disques en carbone est telle que malgré la présence de disques intercalaires, la longueur axiale de l'embrayage est réduite, pour un même nombre de premiers et de seconds disques reliés à chacun des organes rotatifs, respectivement.

Notamment dans la zone comprise entre les deux faces de friction du disque, les disques peuvent ne comporter aucune armature, notamment aucune armature métallique. De cette façon, les disques sont moins coûteux à fabriquer, et leur épaisseur peut être ramenée à par exemple lmm, ou même environ 0,5mm, l'épaisseur des disques en acier étant de préférence d'environ lmm.

Suivant un second aspect de l'invention, la transmission automatique comprenant au moins une combinaison de dentures et au moins un dispositif d'accouplement par friction piloté automatiquement entre l'état serré et l'état desserré pour faire fonctionner la combinaison de dentures selon un premier et respectivement un deuxième rapport de transmission est caractérisée en ce que le dispositif d'accouplement est conforme au premier aspect.

De préférence, la combinaison de dentures est au moins partiellement déchargée lorsque l'embrayage est serré, et la transmission comprend des moyens pour transmettre au dispositif d'accouplement par friction, dans le sens du desserrage, une réaction de denture générée dans la combinaison de dentures quand elle est sous charge, des moyens pour serrer le dispositif d'accouplement sous un effort calibré donnant au dispositif d'accouplement une capacité de transmission de couple correspondante, et un moyen du type roue libre pour empêcher la rotation inverse d'un organe de réaction supportant l'une des dentures de la combinaison.

Suivant un troisième aspect de l'invention, le disque de friction comprenant deux faces de friction opposées définies par une même masse de matériau à base de carbone, renforcé de fibres, et un pourtour radialement extérieur libre de conformations d'accouplement mécanique, est caractérisé en ce que le disque présente également un pourtour intérieur libre de conformations d'accouplement mécanique.

Le disque présente avantageusement deux directions de fibres mutuellement transversales et croisées, sensiblement rectilignes. On donne ainsi au disque une excellente résistance aux contraintes de cisaillement selon une ligne circonférentielle. Le risque d'apparition de telles contraintes résulte du fait que les efforts de frottement ont des valeurs différentes au voisinage du pourtour intérieur et au voisinage du pourtour extérieur du disque.

Le procédé pour fabriquer un disque de friction en carbone selon le troisième aspect de l'invention peut comporter les étapes suivantes
- réalisation d'une ébauche ayant approximativement
la forme du disque à réaliser et incorporant de
la poudre de carbone et des fibres supports
s'détendant selon au moins deux directions
mutuellement transversales et sensiblement
parallèles au plan de l'ébauche
- carbonisation de l'ébauche ; et
- usinage de finition sur certaines au moins des
faces de l'ébauche carbonisée.

Au cours de la carbonisation, d'une manière connue en soi, les fibres supports, qui peuvent par exemple être en coton ou en matière synthétique de type textile, disparaissent et sont remplacées par des fibres de carbone.

L'ébauche peut être réalisée à partir d'un empilement de nappes de fibres, qui peuvent être tissées ou non-tissées. Une nappe tissée donne par elle-même deux orientations de fibres mutuellement transversales. On peut empiler les nappes tissées toutes dans la même orientation l'une par rapport à l'autre relativement à l'orientation des fibres dans le tissu, ou encore orienter différemment les tissus les uns par rapport aux autres, de façon à avoir par exemple en tout quatre orientations de fibres dans l'ébauche puis quatre orientations de fibres de carbone dans le disque obtenu.

Si les nappes sont non-tissées, elles peuvent avoir dans certains cas une orientation privilégiée des fibres. On réalise alors les deux directions mutuellement transversales voulues pour les fibres dans l'ébauche en décalant angulairement les nappes successives de façon que l'orientation privilégiée soit décalée angulairement d'une nappe à l'autre dans l'empilement.

On peut également réaliser un disque particulièrement mince en ne partant que d'une seule nappe de fibres, en particulier une nappe tissée.

De préférence, le disque présente une porosité comprise entre 10 et 30 %, de manière plus préférentielle entre 15 et 25 %.

La porosité est très avantageuse pour les dispositifs d'accouplement par friction fonctionnant dans un bain d'huile, tels que ceux notamment utilisés dans les transmissions automatiques pour l'automobile.

La porosité permet à l'huile de circuler à l'intérieur du disque. En particulier, l'huile qui se trouve prise entre les disques au moment de la fermeture du dispositif d'accouplement peut lubrifier le contact entre les disques pendant le patinage, et évacuer la chaleur produite. Puis, les disques se rapprochant encore les uns des autres, l'huile s'évacue par les pores du disque en carbone, de sorte que le contact entre les disques devient ensuite sensiblement sec avec un coefficient de friction amélioré.

Les gammes de valeur de porosité qui ont été données sont motivées par les considérations suivantes
- en-dessous de 10 à 15 % de porosité, l'effet de
circulation d'huile dans le disque est
généralement insuffisant ; et
- au-dessus de 25 à 30 %, la stabilité mécanique du
disque peut être problématique.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non-limitatifs.

Aux dessins annexés
- la figure 1 est une demi-vue en coupe
longitudinale schématique partielle d'une
transmission à au moins deux rapports selon
l'invention, au repos, équipée d'un embrayage
multi-disques selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue partielle de l'embrayage
multi-disques de la transmission de la figure 1,
en coupe transversale et avec arrachements ;
- les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la
figure 1, mais simplifiées et relatives au
fonctionnement en réducteur, et respectivement en
prise directe
- la figure 5 est une vue partielle en coupe et
perspective de six disques de l'embrayage de la
transmission des figures 1 à 4
- la figure 6 est une vue schématique en
perspective illustrant une étape d'obtention de
l'ébauche dans le procédé de fabrication d'un
disque en carbone
- la figure 7 illustre le disque terminé ou
l'ébauche avant carbonisation ; et
- la figure 8 illustre une variante du procédé.

La transmission représentée à la figure 1, destinée en particulier à une automobile, comprend un dispositif de transmission à deux rapports ayant un arbre d'entrée 2a et un arbre de sortie 2b alignés selon l'axe 12 de la transmission. L'arbre d'entrée 2a est relié à l'arbre de sortie d'un moteur 5 de véhicule automobile avec interposition d'un embrayage d'entrée 86. L'arbre de sortie 2b est destiné à entraîner directement ou indirectement les roues motrices d'un véhicule.

Les arbres d'entrée 2a et de sortie 2b sont immobilisés axialement relativement à un carter 4 (partiellement représenté) de la transmission.

Le dispositif de transmission comprend un engrenage différentiel formé par un train épicycloidal 7. Le train 7 comprend une couronne 8 à denture intérieure et une roue planétaire 9 à denture extérieure, engrenant toutes deux avec des satellites 11 supportés, à intervalles angulaires égaux autour de l'axe 12 du dispositif de transmission, par un porte-satellites 13 relié rigidement à l'arbre de sortie 2b. Les satellites 11 peuvent tourillonner librement autour de tourillons excentrés 14 du porte-satellites 13. La roue planétaire 9 peut tourner librement autour de l'axe 12 du dispositif de transmission par rapport à l'arbre de sortie 2b qu'elle entoure. Toutefois, un dispositif de roue libre 16 empêche la roue planétaire 9 de tourner en inverse, c'est à dire en sens inverse du sens normal de rotation de l'arbre d'entrée 2a, par rapport au carter 4 de la transmission.

La couronne 8 est liée en rotation, mais libre en coulissement axial, relativement à l'arbre d'entrée 2a, par l'intermédiaire de cannelures 17.

Un embrayage multi-disques à bain d'huile 18 est disposé autour de la couronne 8. Il comprend un empilement de disques annulaires 19 réalisés en acier trempé, alternant avec des disques annulaires 22 également réalisés en acier trempé. Les disques 19 sont liés en rotation à la couronne 8 avec possibilité de coulissement axial. Pour cela, les disques 19 ont des dents intérieures 15 (figure 2) engagées dans des cannelures 21 solidaires de la couronne 8. Les disques 22 sont liés en rotation, avec possibilité de coulissement axial, au porte-satellites 13. Pour cela, une cage 20 comporte, sur sa face radialement intérieure, des cannelures 23 dans lesquelles sont engagées de façon axialement coulissante d'une part des dents extérieures 25 des disques 22 et d'autre part des dents extérieures 24 du porte-satellites 13 (figure 1).

Les cannelures 21, 23 sont constituées par des fentes ouvertes entre des lamelles 41, 42 qui permettent à l'huile d'entrer et de sortir de l'espace annulaire occupé par les disques 19, 22. Au besoin, des moyens spécifiques peuvent être prévus pour alimenter en huile l'espace situé radialement à l'intérieur des cannelures 21, de façon que cette huile vienne irriguer les disques à travers les cannelures 21 par effet centrifuge.

Conformément à l'invention, un disque intercalaire 53 (voir aussi Figure 5) essentiellement réalisé en matériau à base de carbone est intercalé dans chaque interface entre un disque 22 et un disque 19 voisin.

Les disques intercalaires 53 sont montés libres en rotation autour de l'axe 12. En particulier, les disques intercalaires 53, qui sont de forme générale annulaire, ont un pourtour intérieur 57 et un pourtour extérieur 58 tous deux dépourvus de tout moyen d'accouplement. Ils sont plus particulièrement dépourvus de denture. Dans l'exemple, ces deux pourtours sont circulaires lisses.

L'empilement de disques 19, 22 et 53 peut être serré axialement entre un plateau de retenue 26 solidaire du porte-satellites 13 et un plateau mobile 27 qui appartient à la cage 20. Lorsque l'empilement est serré, chaque disque intercalaire 53, de forme générale annulaire, a une face de friction radiale 54
(Figure 5) qui est en contact de friction avec un disque 19 et une face de friction radiale opposée 56 qui est en contact de friction avec un disque 22.

La cage 20, liée en rotation à l'arbre de sortie 2b du dispositif de transmission, supporte des masselottes centrifuges 29 disposées en couronne autour de l'embrayage 18.

Ainsi, la rotation du porte-satellites 13 tend à faire pivoter radialement vers l'extérieur, par effet centrifuge, un corps 31 de chaque masselotte 29 autour de son axe tangentiel respectif 28. Les masselottes passent ainsi d'une position de repos définie par une butée 36 contre la cage 20 (figures 1 et 3) à une position écartée visible à la figure 4.

Il en résulte alors un déplacement axial relatif entre un bec 32 de la masselotte 29 et l'axe d'articulation 28 de la masselotte, donc entre le bec 32 et la cage 20. Relativement au sens de déplacement correspondant à l'écartement centrifuge des masselottes 29, la cage 20 est appuyée axialement contre la couronne 8, avec liberté de rotation relative, par une butée axiale B2.

Ainsi, le déplacement de la cage 20 par rapport au bec 32 provoque un mouvement de rapprochement relatif entre le bec 32 et le plateau mobile 27 de l'embrayage 18. Ce déplacement relatif peut correspondre à une compression du ressort belleville 34 et/ou à un déplacement du plateau mobile 27 vers le plateau fixe 26 dans le sens du serrage de l'embrayage 18.

Lorsque le dispositif de transmission est au repos comme représenté à la figure 1, le ressort belleville 34 transmet à la cage 20, par l'intermédiaire des masselottes 29 en butée au repos, une force qui serre l'embrayage 18 de sorte que l'entrée 2a du dispositif de transmission est couplée en rotation avec la sortie 2b et le dispositif de transmission constitue une prise directe capable de transmettre du couple jusqu a un certain maximum défini par la force de serrage du ressort belleville.

D'autre part, les dentures de la couronne 8, des satellites 11 et de la roue planétaire 9 sont de type hélicoidal. Ainsi, dans chaque couple de dentures engrenant sous charge, il apparait des poussées axiales opposées proportionnelles à la force circonférentielle transmise, donc au couple sur l'arbre d'entrée 2a et au couple sur l'arbre de sortie 2b. Le sens d'inclinaison hélicoïdale des dentures est choisi pour que la poussée axiale Pac (figure 3) prenant naissance dans la couronne 8 lorsqu'elle transmet un couple moteur s exerce dans le sens où la couronne 8 pousse le plateau mobile 27, par l'intermédiaire de la butée B2.

Ainsi, lorsque la poussée axiale Pac existe, la couronne 8 pousse le plateau 27 dans le sens l'écartant du plateau de retenue 26 de l'embrayage 18. Les satellites 11, qui engrènent non seulement avec la couronne 8 mais aussi avec la roue planétaire 9, subissent deux réactions axiales opposées PS1 et PS2, qui s'équilibrent, et la roue planétaire 9 subit, compte-tenu de son engrènement avec les satellites 11, une poussée axiale Pap qui est transmise au carter 4 par l'intermédiaire d'une butée B3. Ainsi, la poussée axiale Pac s'exerce sur le plateau mobile 27 de l'embrayage et par rapport au carter 4, donc par rapport au plateau de retenue 26 de l'embrayage, et ceci dans le sens tendant à desserrer l'embrayage 18.

Cette force, transmise par la butée B2 à la cage 20, tend aussi à rapprocher l'un de l'autre le bec 32 des masselottes 29 et le plateau de retenue 26, donc à maintenir les masselottes 29 dans leur position de repos et à comprimer le ressort belleville 34.

C'est la situation représentée à la figure 3. En supposant cette situation réalisée, on va maintenant décrire le fonctionnement de base du dispositif de transmission. Tant que le couple transmis au dispositif de transmission par l'arbre d'entrée 2a est tel que la poussée axiale Pac dans la couronne 8 suffit pour comprimer le ressort belleville 34 et maintenir les masselottes 29 dans la position de repos représentée à la figure 3, l'écartement entre le plateau de retenue 26 et le plateau mobile 27 de l'embrayage est tel que les disques 19, 22 et 53 glissent les uns contre les autres sans transmettre de couple entre eux. 3ans ce cas, le porte-satellites 13 peut tourner à une vitesse différente de celle de l'arbre d'entrée 2a, et il tend à être immobilisé par la charge que doit entraîner l'arbre de sortie 2b. Il en résulte que les satellites 11 tendent à se comporter en inverseurs de mouvement, c'est à dire à faire tourner la roue planétaire 9 en sens inverse du sens de rotation de la couronne 8. Mais ceci est empêché par la roue libre 16. La roue planétaire 9 est donc immobilisée par la roue libre 16 et le porte-satellites 13 tourne à une vitesse qui est intermédiaire entre la vitesse nulle de la roue planétaire 9 et la vitesse de la couronne 8 et de l'arbre d'entrée 2a. Le module fonctionne donc en réducteur. Si la vitesse de rotation augmente et que le couple reste inchangé, il arrive un instant où la force centrifuge des masselottes 29 produit entre le plateau de retenue 26 et le plateau mobile 27 une force axiale de serrage plus grande que la poussée axiale Pac, et le plateau mobile 27 est poussé vers le plateau 26 pour réaliser la prise directe.

Lorsque l'embrayage 18 est serré, toute la puissance est transmise directement de la couronne 8 liée à l'arbre d'entrée 2a, au porte-satellites 13 lié à l'arbre de sortie 2b. Par conséquent, les dentures du train épicycloidal 7 ne travaillent plus, c'est à dire qu'elles ne transmettent plus aucune force et elles ne donnent donc naissance à aucune poussée axiale. Ainsi, la poussée axiale due à la force centrifuge peut s'exercer pleinement pour serrer les plateaux 26 et 27 l'un vers l'autre. On comprend alors mieux le processus de passage en prise directe : dès que les disques 19 et 22 commencent à frotter les uns contre les autres par l'intermédiaire des disques intercalaires 53 et transmettent une partie de la puissance, les dentures sont déchargées d'autant, la poussée axiale Pac diminue d'autant, et la suprématie de la force centrifuge se confirme de plus en plus jusqu'à ce que l'embrayage 18 assure totalement la prise directe. Ce processus est en général progressif, ce qui est souhaitable pour le confort, mais entraîne un frottement prolongé entre les disques -
I1 peut ensuite arriver que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 2b diminue, et/ou que le couple à transmettre augmente, au point que les masselottes 29 n'assurent plus dans l'embrayage 18 une force de serrage suffisante pour transmettre le couple. Dans ce cas, l'embrayage 18 commence à patiner. La vitesse de la roue planétaire 9 diminue jusqu'à s'annuler. La roue libre 16 immobilise la roue planétaire et la force de denture Pac réapparaît pour desserrer l'embrayage, de sorte que le dispositif de transmission fonctionne ensuite en réducteur. On comprend qu'entre le moment où les disques commencent à patiner et le moment où la roue planétaire est immobilisée par la roue libre, les disques 19, 22 et 53 patinent sous la charge définie par les masselottes centrifuges, donc avec une forte friction entre eux.

Le ressort belleville 34 a pour fonction de réaliser un frein de sécurité en couplant le moteur 5 avec les roues du véhicule lorsque les deux sont à l'arrêt, et de modifier avantageusement la caractéristique de la force de serrage appliquée à l'embrayage en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie 2b, par comparaison avec une force de serrage qui serait purement produite par effet centrifuge.

On va maintenant décrire certaines particularités de l'embrayage multi-disques 18 conforme à la présente invention.

Les disques 19 et 22, solidaires en rotation de la couronne 8 et de la cage 20 respectivement, sont réalisés en acier trempé, conformément à la technique classique des embrayages multi-disques à bain d'huile.

Leur épaisseur "el" (figure 5) est par exemple d'environ lmm.

Par contre, les disques intercalaires 53 sont entièrement réalisés en une matière constituée d'une matrice de carbone dans laquelle sont noyées des fibres de carbone, selon la technologie dite "carbone-carbone". En particulier, ces disques ne comportent pas d'âme de renforcement, métallique ou autre. Le matériau carboné précité occupe tout l'espace compris entre les faces de friction opposées 54 et 56 d'un disque (figure 5). L'épaisseur "e2" des disques en carbone 19 est typiquement inférieure ou égale à lmm environ.

Une valeur préférée pour l'épaisseur "e2" est d'environ 0,5mm.

Les disques carbone ont une porosité comprise entre environ 10 % et environ 30 %, de préférence entre environ 15 % et environ 25 %. Les pores constituant cette porosité sont communicants entre eux et le réseau de pores débouche à travers les faces de friction 54 et 56 (figure 7) ainsi qu'à travers la périphérie radialement extérieure 58 du disque.

Ainsi, lorsque l'embrayage passe de l'état relâché à l'état serré, l'huile prise dans les interfaces s'évacue progressivement à travers les faces de friction 54 et 56 puis de manière centrifuge dans le réseau poreux vers l'extérieur du disque 53. I1 est également avantageux que le réseau poreux débouche du côté radialement intérieur 57 du disque carbone. Ceci favorise une circulation d'huile de la périphérie intérieure 57 vers la périphérie extérieure 58 pour contribuer au refroidissement du disque, notamment pendant les phases de patinage sous charge.

Le diamètre des fibres en carbone du disque est compris entre environ 5 et 10 um, de préférence entre environ 7 et 8 um. Ces diamètres se sont avérés appropriés pour donner au disque la résistance mécanique voulue et ménager entre les fibres un réseau poreux favorable.

Comme l'illustre la figure 7 par un hachurage croisé sur la face de friction 54 visible (ce n'est qu'à titre illustratif que la référence 54, et non 56, a été choisie pour désigner la face supérieure du disque 53 à la figure 7), les fibres de carbone sont disposées selon deux directions sensiblement rectilignes mutuellement transversales et croisées, de préférence perpendiculaires entre elles, et parallèles aux faces de friction. Sous chaque élément de surface des surfaces de friction du disque, les au moins deux directions de fibres sont présentes. En d'autres termes, le disque selon l'invention se distingue d'un disque obtenu par enroulement de fibres autour de l'axe, où la direction des fibres est non-rectiligne et où il n'y a globalement qu une seule direction de fibres sous chaque élément de surface.

Dans le sens de l'épaisseur, les fibres sont disposées en au moins une nappe. I1 peut y avoir dans le disque plusieurs strates incluant chacune une nappe, et rendues solidaires entre elles par le processus de carbonisation et au besoin par des fibres (non représentées) orientées transversalement aux faces de friction 54, 56.

Chaque nappe peut comporter deux directions de fibres parallèles au plan du disque, ou bien chaque nappe peut comporter une seule direction de fibres, différente de la direction de fibres dans au moins une autre nappe.

Le disque 53 peut aussi comporter une seule nappe de fibres qui s'étendent selon deux directions rectilignes mutuellement transversales et croisées, parallèles au plan du disque. On réalise ainsi un disque particulièrement mince, léger, économique et robuste. La robustesse accrue résulte de la suppression du risque de décollement mutuel entre strates successives d'un même disque lorsque les deux faces de friction du disque tendent à être entrainées à des vitesses de rotation différentes.

La figure 8 illustre deux des nappes, 51 et 52, que l'on empile pour constituer l'ébauche d'un disque intercalaire 53 dans un exemple de réalisation du disque avec au moins deux strates.

On voit par le hachurage croisé que chacune de ces nappes, par exemple en tissu de coton, comporte au moins deux directions de fibres transversales lune à l'autre qui se croisent sur toute la surface de chaque nappe. Une fois les nappes empilées adhérisées les unes aux autres et imprégnées de poudre de carbone, l'ébauche obtenue a un aspect proche de celui représenté à la figure 7 pour le disque terminé. Les nappes peuvent être découpées individuellement à partir d'une pièce de tissu à l'aide d'un poinçon approprié monté sur une presse, comme le suggère la figure 8, ou bien on peut découper de la même manière une pile de pièces de tissu, qui peuvent déjà être adhérisées mutuellement, pour obtenir directement la pile de nappes, comme cela est illustré à la figure 6 où les traits mixtes 157, 158 visualisent les contours de découpage.

Une fois l'ébauche réalisée, on la carbonise à une température appropriée, selon une technique connue.

Puis on procède à un usinage de finition. Par exemple, on rectifie les faces de friction 54 et 56 et éventuellement les faces du contour intérieur 57 du disque. Ces opérations d'usinage sont réduites, ainsi que les pertes de matière carbonée, car on a donné aux nappes, avant carbonisation, des contours tels que l'excès de matière, bien que non nul sur les surfaces fonctionnelles 54, 56 pour permettre les travaux de finition, est minime.

La figure 8 montre, par des hachures orientées différemment sur les deux nappes, que l'on peut orienter les nappes les unes par rapport aux autres pour qu'il y ait plus de deux orientations de fibres dans le plan du disque.

Si comme mentionné précédemment, le disque 53 n'est constitué que d'une seule strate, on part d'une seule nappe telle que 51 de la figure 8, comportant au moins deux orientations de fibres mutuellement transversales, par exemple structurées en un tissu, et on carbonise cette nappe sans l'associer à une autre nappe.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté.

L'invention est aussi applicable à des freins multi-disques.

L'invention est applicable aux embrayages ou freins multi-disques actionnés par des vérins eux-mêmes pilotés par un circuit logique, qu'il soit hydraulique ou électronique. Par rapport aux exemples décrits, la force de serrage peut être produite autrement qu'avec des masselottes centrifuges. Par exemple un ressort produisant une force de serrage constante est utilisable.

Les nappes de fibres peuvent également être constituées d'un matériau non tissé. Lorsqu'il y a plusieurs nappes, celles-ci peuvent être reliées ensemble, avant la carbonisation , par des fibres s'étendant selon une direction transversale aux faces de friction.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1- Dispositif d'accouplement par friction, tel que frein ou embrayage, notamment pour transmission automatique destinée à l'automobile comprenant un premier (8, 21) et un second (20, 26, 27) organe coaxialement rotatifs l'un par rapport à l'autre, des premiers disques (22), solidaires en rotation du premier organe et alternant avec des seconds disques (19), solidaires en rotation du second organe, des disques intercalaires (53) montés libres en rotation entre les premiers et les seconds disques (22, 19), et des moyens (29, 34, 17, B2) pour sélectivement comprimer axialement et respectivement relâcher axialement les disques (19, 22, 53), caractérisé en ce que les disques intercalaires (53) sont essentiellement réalisés en matériau à base de carbone.

2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone des disques intercalaires (5) est renforcé de fibres.

3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de carbone.

4- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les fibres s'étendent selon au moins deux directions croisées parallèles au plan de chaque disque intercalaire (53).

5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres comprennent au moins une nappe de fibres organisées en structure tissée.

6- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les fibres sont structurées selon une nappe unique entre les deux faces opposées

(54, 56) de chaque disque intercalaire (53).

7- Dispositif selon l'une des revendication 2 à 6, caractérisé en ce que les fibres ont un diamètre compris entre 5 et 10 um, de préférence entre 7 et Bum.

8- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone occupe tout l'espace compris entre les deux faces de friction opposées (54, 56) de chaque disque intercalaire (53).

9- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone a une porosité comprise entre 10 et 308.

10- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone a une porosité comprise entre 15 et 25.

11- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone comporte des pores intercommunicants qui débouchent à travers les faces de friction (54, 56) du disque intercalaire (53).

12- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les disques intercalaires ont une épaisseur (e2) inférieure ou égale à environ lmm.

13- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les disques intercalaires ont une épaisseur de l'ordre de 0,5mm.

14- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en que tous les disques (19, 22, 53) ont une épaisseur (e) d'environ lmm.

15- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les premiers et les seconds disques (22) sont en acier trempé.

16- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est du type à bain d'huile.

17- Transmission automatique comprenant au moins une combinaison de dentures (7) et au moins un dispositif d'accouplement par friction (18) piloté automatiquement entre l'état serré et l'état desserré pour faire fonctionner la combinaison de dentures selon un premier et respectivement un deuxième rapport de transmission, caractérisée en ce que le dispositif d'accouplement est conforme à l'une des revendications 1 à 16.

18- Transmission automatique selon la revendication 17, caractérisée en ce que la combinaison de dentures (7) est au moins partiellement déchargée lorsque le dispositif d'accouplement (18) est serré, et en ce que la transmission comprend des moyens (17, B2) pour transmettre au dispositif d'accouplement (18), dans le sens du desserrage, une réaction de denture (PaC) générée dans la combinaison de dentures (7) quand elle est sous charge, des moyens (29, 34) pour serrer le dispositif d'accouplement (18) sous un effort calibré donnant au dispositif d'accouplement une capacité de transmission de couple correspondante, et une moyen (16) du type roue libre pour empêcher la rotation inverse d'un organe de réaction (9) supportant l'une des dentures de la combinaison.

19- Disque de friction comprenant deux faces de friction opposées (54, 56) définies par une même masse de matériau à base de carbone, renforcée de fibres, et un pourtour radialement extérieur (58) libre de conformations d'accouplement mécanique, caractérisé en ce que le disque (53) présente également un pourtour intérieur (57) libre de conformations d'accouplement mécanique.

20- Disque selon la revendication 19, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone est renforcé de fibres.

21- Disque selon la revendication 20, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de carbone.

22- Disque selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que les fibres s'étendent selon au moins deux directions mutuellement transversales croisées sensiblement parallèles au plan du disque (53).

23- Disque selon la revendication 22, caractérisé en ce que les fibres comprennent au moins une nappe de fibres organisées en structure tissée.

24- Disque selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que les fibres sont structurées selon une nappe unique entre les deux faces de friction opposées (54, 56) du disque (53).

25- Disque selon l'une des revendications 20 à 24, caractérisé en ce que les fibres ont un diamètre compris entre 5 et 10 um, de préférence entre 7 et Bwt.

26- Disque selon l'une des revendications 19 à 25, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone occupe tout l'espace compris entre les deux faces de friction opposées (54, 56) du disque (53).

27- Disque selon l'une des revendications 19 à 26, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone a une porosité comprise entre 10 et 30%.

28- Disque selon l'une des revendications 19 à 26, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone a une porosité comprise entre 15 et 25%.

29- Disque selon l'une des revendications 19 à 28, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone comporte des pores intercommunicants qui débouchent à travers les faces de friction (54, 56) du disque (53).

30- Disque selon l'une des revendications 19 à 29, caractérisé en ce que le disque a une épaisseur (e2) inférieure ou égale à environ lmm.

31- Dispositif selon l'une des revendications 19 à 30, caractérisé en ce que le disque a une épaisseur de l'ordre de 0,5mm.