FR2995377A1

FR2995377A1 - Procede de fabrication d'une garniture de friction et garniture de friction.

Info

Publication number: FR2995377A1
Application number: FR1358495A
Authority: FR
Inventors: Jan-Marc Michel; Stefan Nusser
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-14
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: DE102012017874A1; CN103671654A; FR2995377B1; CN103671654B

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une garniture de friction (14), en particulier pour des appariements de friction à bain d'huile, comprenant les étapes suivantes : tout d'abord, on fournit un matériau brut de garniture (14 ) qui contient une résine durcissable. Puis, on procède à une première étape de durcissement dans laquelle on fait durcir partiellement le matériau brut de garniture de manière à obtenir un matériau intermédiaire (14 ). Ensuite, on procède à une seconde étape de durcissement dans laquelle on continue à faire durcir le matériau intermédiaire (14 ), la seconde étape de durcissement étant réalisée de façon inhomogène sur la surface de la garniture de friction. L'invention concerne également une garniture de friction, en particulier pour des appariements de friction à bain d'huile, comportant un support (40) et une garniture de friction (14) disposée sur celui-ci, d'un seul matériau, caractérisé en ce que la rugosité de surface de la garniture de friction est inhomogène.

Description

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une garniture de friction, en particulier pour des appariements de friction immergés dans un liquide, ainsi qu'une telle garniture de friction. Les appariements de friction immergés dans un liquide se présentent en particulier dans des bagues de synchronisation de boîtes de vitesses pour véhicules automobiles et dans des embrayages dans lesquels les disques d'embrayage tournent dans un bain d'huile. Dans de tels appariements de friction, on utilise souvent une garniture de friction qui contient des constituants actifs en friction (par des exemples des fibres de carbone) qui sont noyés dans une résine de matrice. On peut faire durcir la résine en deux étapes ; dans une première étape de durcissement, on la fait durcir partiellement, on la met donc dans un état dit B, et dans une seconde étape, on continue à la faire durcir. La première étape de durcissement peut avoir lieu du fait que le matériau brut de la garniture traverse un four thermique. La seconde étape de durcissement peut se faire par une opération de pressage à chaud dans laquelle le matériau de garniture durci partiellement est amené dans un état final désiré, par exemple en étant pressé à une épaisseur prédéterminée. Au cours du fonctionnement, une telle garniture de friction doit satisfaire des exigences différentes qui sont en partie en contradiction. Pour rapidement égaliser différents régimes de rotation des composants de l'appariement de friction considéré, une surface aussi lisse que possible de la garniture de friction est avantageuse, car une surface lisse assure un nombre élevé de points de contact de la surface de la garniture et de la contre-surface de friction, et donc un niveau plus élevé du coefficient de friction. Par contre, en considérant le comportement d'un changement de rapport de vitesse à l'état froid en particulier dans une bague de synchronisation, une rugosité de surface plus importante est avantageuse vis-à-vis d'un coefficient de friction établi rapidement ; une surface rugueuse présente plus de pics dans la garniture, qui percent plus facilement le film d'huile existant entre les surfaces de friction et qui assurent un bon drainage d'huile de l'entrefer de friction. Ces exigences contradictoires sont visibles également dans le diagramme montré dans la figure 1 ; la courbe 1 y représente la variation du coefficient de friction en fonction de la rugosité de surface Ra dans un test au froid. La courbe 2 montre le coefficient de friction moyen dans une

Claims

REVENDICATIONS1. garniture de friction rodée et pour plusieurs cycles avec un pressage de surface augmenté par étape. On voit dans le diagramme que pour un bon comportement de changement de rapport de vitesse à froid, une rugosité de surface élevée est avantageuse, tandis que pour un coefficient de friction élevé, dans des conditions de fonctionnement normales, on doit envisager une faible rugosité de surface. Jusqu'à présent, en utilisant un matériau de garniture continu uniforme, a on dû adapter la rugosité de surface de manière à trouver un bon compromis entre les coefficients de friction en fonctionnement normal et le comportant de changement de vitesse à froid. En supplément, en adoptant un motif de rainure macro- géométrique, on a souvent essayé d'optimiser le drainage d'huile ou le comportement de la garniture vis-à-vis du changement de vitesse à froid. L'objectif sous-jacent à l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une garniture de friction ainsi qu'une garniture de friction dont les performances sont améliorées aussi bien à l'égard du coefficient de friction en fonctionnement normal qu'à l'égard du comportement vis-à-vis du changement de vitesse à froid. Pour atteindre cet objectif, on prévoit conformément à l'invention un procédé de fabrication d'une garniture de friction, en particulier pour des appariements de friction à bain d'huile, comprenant les étapes suivantes : on fournit un matériau brut de garniture qui contient une résine durcissable. On procède à une première étape de durcissement dans laquelle on fait durcir le matériau brut de garniture de manière à obtenir un matériau intermédiaire. Plus tard, on procède à une seconde étape de durcissement dans laquelle on continue à faire durcir le matériau intermédiaire, la seconde étape de durcissement étant réalisée de façon inhomogène sur la surface de la garniture de friction. De cette manière, on obtient une garniture de friction qui, dans l'état monté, se présente dans des états durcis différemment. Dans ce cas, "durcis différemment" signifie que dans une garniture de friction considérée, des portions présentant un premier état de durcissement sont adjacentes à des portions présentant un second état de durcissement, et ces portions différentes font partie d'une garniture de friction continue. Cette inhomogénéité quant à l'état de durcissement peut suivre par exemple un motif prédéterminé.- 3 - L'invention est basée sur la reconnaissance que le taux de durcissement de la résine se répercute sur la rugosité de la surface. Un faible taux de durcissement provoque une surface relativement lisse qui mène à des coefficients de friction élevés. Un taux de durcissement élevé provoque une structure de surface rugueuse qui mène à un comportement très favorable vis-à- vis du changement de vitesse. Conformément à l'invention, on profite de cette reconnaissance pour obtenir différentes rugosités juxtaposées dans une seule et même garniture de friction en faisant durcir différemment la garniture de friction. De cette manière, on obtient des portions de surface sur la garniture de friction qui présentent une rugosité élevée et qui assurent donc un bon comportement vis-à-vis du changement de vitesse à froid, et des portions de surface qui présentent une faible rugosité de surface et qui assurent donc un niveau plus élevé de coefficient de friction. On peut obtenir l'état de durcissement inhomogène de la garniture de friction en procédant à la seconde étape de durcissement uniquement pour une partie de la surface du matériau intermédiaire. Dans ce cas, une partie de la garniture de friction reste donc dans l'état de durcissement qui résulte de la première étape de durcissement (état B) et on ne continue à faire durcir qu'une seconde partie. En variante, il est également possible de procéder à la seconde étape de durcissement avec différentes intensités pour des portions distinctes de la surface du matériau intermédiaire. Ceci est recommandable en particulier lorsque l'état de durcissement de la résine tel qu'il résulte de la première étape de durcissement ne suffit pas pour obtenir les propriétés désirées de la garniture. La seconde étape de durcissement consiste en apportant de l'énergie au matériau intermédiaire, la densité d'énergie agissant sur le matériau intermédiaire étant inhomogène. On peut apporter l'énergie par exemple sous la forme d'un rayonnement électromagnétique, en particulier avec un rayonnement infrarouge. Il est également possible de solliciter le matériau intermédiaire par de l'air chaud. Fondamentalement, on peut également imaginer d'utiliser des faisceaux électroniques. Dans ce cas, il faut cependant prendre des mesures de sécurité renforcées car on doit prévoir un blindage et respecter des prescriptions de radioprotection particulières. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un gabarit pour générer les inhomogénéités dans la seconde étape de durcissement. Au moyen- 4 - d'un gabarit, on peut blinder une partie du matériau intermédiaire avec un coût particulièrement modéré, de telle sorte que l'énergie apportée n'agit que sur les autres portions. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on prévoit de presser à chaud le matériau de garniture à une épaisseur uniforme de la garniture. Ceci assure que la garniture de friction présente une hauteur uniforme constante en continu, malgré les différents états de durcissement. On peut faire durcir à finition (cependant de façon inhomogène) le matériau de garniture, le couper et ensuite le déposer sur un support. Dans ce cas, on réalise le matériau de garniture en forme de bandes ou de rubans. À partir de la bande de matériau de garniture, on découpe alors la garniture de friction et on la colle par exemple dans un support pour bague de synchronisation. L'avantage de ce procédé est que l'on peut prévoir un processus de fabrication en continu pour le matériau de garniture, ce qui procure des coûts de fabrication faibles. En variante, on peut prévoir de couper le matériau intermédiaire, de le déposer sur un support et puis, dans une seconde étape de durcissement, de le faire durcir pour obtenir une garniture de friction. Dans ce procédé de fabrication, on peut assurer que dans chaque produit individuel, par exemple dans chaque bague de synchronisation, les portions de la garniture de friction présentant différents taux de durcissement se présentent au même endroit et également avec le même rapport en pourcentage les unes par rapport aux autres. Conformément à l'Invention, on prévoit également une garniture de friction, en particulier pour des appariements de friction à bain d'huile, comportant un support et une garniture de friction fixée sur celui-ci, d'un seul matériau, la rugosité de surface de la garniture de friction étant inhomogène. Quant aux avantages qui en résultent, on se réfère aux explications ci-dessus. L'invention sera décrite plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à différents modes de réalisation illustrés dans les dessins joints. Ceux-ci montrent : - figure 1, un diagramme des effets de différentes rugosités de surface sur différentes propriétés de la garniture de friction ;-5- - figure 2, schématiquement un procédé de fabrication d'une garniture de friction conforme à l'invention ; - figure 3, schématiquement une réalisation en variante de l'une des étapes du procédé de la figure 2 ; et - figure 4, une autre mise en oeuvre du procédé. Dans la figure 2, le chiffre de référence 10 désigne un support sur lequel on peut appliquer un matériau brut de garniture 141 au moyen d'un dispositif applicateur 12. Ledit matériau contient des constitutifs actifs en friction, par exemple des fibres de carbone ainsi qu'une résine durcissable. Le matériau brut de garniture 14 disposé sur le support 10 traverse un four thermique 16 dans lequel on met la résine dans un état dit B, donc dans un état partiellement durci. En fonction du matériau brut, celui-ci ne doit pas forcément être appliqué sur un support, mais il peut également être préparé d'une autre manière et ensuite être durci partiellement. Après avoir traversé le four thermique 16, un matériau intermédiaire 142 se trouve sur le support 10, que l'on soumet ensuite à une seconde étape de durcissement. À cet effet, on apporte au matériau intermédiaire 142 de l'énergie sous la forme d'un rayonnement infrarouge. À cet effet, on prévoit au-dessus du matériau intermédiaire 142 une source de rayonnement infrarouge 18 capable de générer un rayonnement infrarouge qui agit sur le matériau intermédiaire 142. Entre la source de rayonnement infrarouge 18 et le matériau intermédiaire 142, on prévoit un gabarit ou un écran 20 qui, dans l'exemple de réalisation montré ici, est constitué par des bandes de blindage 22 posées les unes à côté des autres et orientées parallèlement les unes aux autres. Les bandes de blindage 22 s'étendent parallèlement à la direction de déplacement du support 10, de sorte que le rayonnement infrarouge dégagé par la source de rayonnement infrarouge 18 peut agir en forme de bandes uniquement sur les portions du matériau intermédiaire 142 qui ne sont pas recouvertes par les bandes de blindage 22. Après terminaison de la seconde étape de durcissement, on dispose d'un matériau de garniture 143 dans lequel se présentent différents états de durcissement en forme de bandes juxtaposées. Dans les portions irradiées par le rayonnement infrarouge, par exemple dans les bandes A (voir la figure 2c), le- 6 - matériau de garniture 143 est durci plus fortement que dans les portions en bande dans lesquelles le rayonnement infrarouge a été masqué au moyen des bandes de blindage 22. La conséquence de ces différents taux de durcissement est qu'il en résulte également différentes rugosités de surface du matériau de garniture 143. Les portions moins durcies présentent une rugosité de surface réduite tandis que les portions durcies plus fortement présentent une rugosité de surface plus élevée. La figure 3 montre une variante par rapport à la source de rayonnement infrarouge 18 montrée dans la figure 2, par laquelle on procède à la seconde étape de durcissement. Dans la réalisation selon la figure 3, on utilise de l'air chaud H au moyen duquel on apporte de l'énergie au matériau intermédiaire 142, afin de continuer à faire durcir par portions la résine de l'état B. L'air chaud H est amené ici à un distributeur 30 duquel il sort à travers des buses 32 agencées en forme de bandes à distance les unes des autres. De cette manière, dans des portions déterminées géométriquement, on apporte plus d'énergie au matériau intermédiaire 142 que dans les portions situées à côté, de sorte que la résine continue ici à durcir. Dans le procédé de fabrication montré dans les figures 2 et 3, on réalise le matériau de garniture 143 en une opération continue. À partir du matériau de garniture obtenu de cette manière en forme de bande ou de plaque, on peut alors découper les garnitures de friction dans la forme désirée et les déposer sur un support, par exemple sur une bague de synchronisation. Si désiré, on peut encore presser à chaud le matériau de garniture afin d'adopter une épaisseur de garniture déterminée. Ceci peut avoir lieu avant ou après la découpe du matériau de garniture et également après la déposition du matériau de garniture sur le support. Dans le procédé de fabrication montré dans les figures 2 et 3, grâce aux mouvements relatifs entre le support 10 et le poste dans lequel s'effectue la seconde étape de durcissement, on obtient les inhomogénéités quant à l'état de durcissement et à la rugosité de surface en forme de bande. En d'autres termes, l'état de durcissement considéré dans une direction transversalement à la direction de déplacement du support 10 est inhomogène, car des portions présentant un état de durcissement plus élevé alternent avec des portions- 7 - présentant un état de durcissement plus faible. Lorsque l'on prévoit un coût légèrement plus important, on peut cependant également obtenir des motifs plus complexes quant aux états de durcissement différents, lorsque l'on utilise un support 10 qui se déplace en direction longitudinale. Par exemple, on peut utiliser une tôle de blindage cylindrique à l'intérieur de laquelle est agencée la source de rayonnement infrarouge et que l'on fait tourner à une vitesse telle que sa vitesse de surface coïncide avec la vitesse de déplacement du support 10. Ainsi, dans un processus en continu, on peut réaliser différents taux de durcissement qui se présentent en un motif qui est défini par des échancrures réalisées dans l'écran cylindrique et disposées selon ce motif. La figure 4 montre schématiquement un procédé de fabrication en variante. Dans celui-ci, le matériau de garniture est déposé à titre de matériau intermédiaire 142 sur un support 40, et on procède à la seconde étape de durcissement une fois que le matériau intermédiaire 142 est fixé sur le support. À cet effet, on utilise ici une source de rayonnement 50 illustrée schématiquement dont le rayonnement agit sur le matériau de garniture selon un motif prédéfini (voir les motifs exemplaires 52, 54, 56). Ici également, on peut utiliser un écran. De cette manière, pour chaque garniture de friction, on obtient toujours la même disposition des portions présentant un taux de durcissement différent. Si désiré, dans le procédé de fabrication selon la figure 4 également, on peut procéder à une étape de pressage à chaud après terminaison de la seconde étape de durcissement.25Revendications Procédé de fabrication d'une garniture de friction (14), en particulier pour des appariements de friction immergés dans un liquide, comprenant les étapes suivantes : on fournit un matériau brut de garniture contient une résine durcisse ble ; - on procède à une première étape de durcissement dans laquelle on fait durcir le matériau brut de garniture de manière à obtenir un n-iatériau intermédiaire (142) ; - on procède à une seconde étape de durcissement dans laquelle on continue à faire durcir le matériau intermédiaire (142), la seconde étape de durcissement étant réalisée de façon inhomogène sur la surface de la garniture de friction, de telle sorte que la rugosité de la surface de la garniture de friction est inhomogène. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on procéde à la seconde étape de d urcissement uniquement pour une partie de la surface du niatériau intermédiaire (14,). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ron procède à la seconde étape de durcissement avec différentes intensités pour des portions distinctes de la surface du matériau intermédiaire (142), 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 que l'inhomogénéité sui un motif. Procédé selon rune des revendications précédentes. caractérise en ce que la seconde étape de durcissement consiste à apporter de l'énergie au matériau intermédiaire (142), la densité énergétique agissant sur le matériau intermédiaire (142) étant inhomogène. caractérisé en ce que le matériau rayonnement électromagnétique, en 25 6. Procédé selon la revendication 5 intermédiaire (142) est irradié par un particulier par un rayonnement IR. Procédé selon la revendication caractérisé en ce que le matériau intermédiaire (142) est sollicité par de l'air chaud. 30 4. - Procédé - selon l'une des revendications préeédeetes, caractérisé en ce que l'on utilise un -gabarit (20) pour générer les inhoniogénéites dans la seconde étape :de durcissement. Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que l'on fait presser à chaud le matériau de garniture (1 4) à une épaisseur uniforme de la garniture. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que l'on fait durcir à finition le matériau de garniture (141), on le décoripe et ensuite on le dépose sur un support (40), 11. Procédé selon rune des revendications 1 à 9, caracter se en ce que ron découpe le matériau intermédiaire (142), on le dépose su un support (40) et puis, - dans une seconde étape de durcissement, on le fait durcir pour obtenir une 10 garniture de friction. 12. Garniture de friction, en particulier pour des appariements de friction immerges dans un liquide, réalisée en un matériau unique contenant une résine durcie, caractérisée en ce que la rugosité de surface de la garniture de friction est inhomogène. 15 13. Garniture de friction selon la revendication 12, caractérisé en ce que la garniture de friction (14) présente des états de durcissement inhomogènes, 14. Garniture de friction selon fa revendication 12 ou selon la revendication 13, caractérisée en ce que rinhomogénéité suit un motif prédéterminé. 15. Garniture de friction selon l'une des revendications 12 à 14. caractérisée 20 en ce qu'il existe des zones de surface définies dans lesquelles la rugosité de surface est supérieure à celle dans des zones de surface voisines. 16. Garniture de friction selon rune des revendications 12 à 15, caractérisée en ce qu'elle est associée à un support (40).