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Physical
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550 kg/m
(3)
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1 percent
(3)
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2 mm
(2)
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1,5 mm
(2)
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660 kg/m
(1)
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de 20 percent
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60 N/cm
(1)
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150 N/cm
(1)
[14][_]
de 550 J/cm
(1)
[15][_]
400 N/cm
(1)
[16][_]
2,0 mm
(1)
[17][_]
5 mm
(1)
[18][_]
de 0,3 mm
(1)
[19][_]
2,5 mm
(1)
[20][_]
5 cm
(1)
[21][_]
Gene Or Protein
(5/ 20)
[22][_]
Etre
(13)
[23][_]
Est-a
(4)
[24][_]
Tre
(1)
[25][_]
Trou
(1)
[26][_]
Ner
(1)
[27][_]
Organism
(9/ 9)
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Pinus palustris
(1)
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Larix
(1)
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Acer
(1)
[31][_]
Betula
(1)
[32][_]
eucalyptus
(1)
[33][_]
Juglans regia
(1)
[34][_]
Tectona grandis
(1)
[35][_]
fraxinus
(1)
[36][_]
Ulmus
(1)
[37][_]
Molecule
(3/ 3)
[38][_]
phenol
(1)
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cresol
(1)
[40][_]
paral
(1)
[41][_]
Generic
(3/ 3)
[42][_]
metal
(1)
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nitrile
(1)
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ketones
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517004A1
Family ID 29168848
Probable Assignee Deutsche Automobilgesellsch
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title GARNITURE DE FRICTION POUR EMBRAYAGE OU FREIN OPERANT EN
MILIEU HUMIDE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UNE GARNITURE DE FRICTION 1 POUR UN EMBRAYAGE OU
FREIN TRAVAILLANT EN MILIEU HUMIDE, CETTE GARNITURE ETANT FORMEE D'UN
BOIS EXEMPT DE RESINE, NOTAMMENT DU BOIS D'ORME, AYANT UNE DENSITE
BRUTE MOYENNE A L'ETAT SEC R D'AU MOINS 550 KGM ET DONT LES FIBRES
SONT ORIENTEES ESSENTIELLEMENT PARALLELEMENT A LA DIRECTION DE
FRICTION.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention a pour objet une garniture de friction pour un
embrayage ou frein operant en milieu humide, notamment pour un
embrayage centrifuge fortement sollicite.
Lors de l'utilisation d'embrayages centri- fuges, tels que ceux
intervenant par exemple dans des convertisseurs de couple
hydrodynamiques en tant qu'embrayages de court-circuitage (demande de
brevet allemand DEOS 27 43 595), on doit utiliser des garnitures de
friction qui peuvent absorber de fortes charges mecaniques et
thermiques et qui ne doivent alors presenter autant que possible
aucune usure.
Dans de nombreux essais effectues avec de tels em- brayages
centrifuges, il s'est avere que des garnitures de friction semblables
a celles utilisees par exemple dans des boites de vitesses
automatiques pour vehicules ne donnent aucun resultat satisfaisant
pour diffe- rentes raisons.
Des garnitures semi-metallique (amiante/liant/ copeaux metalliques),
par exemple, sont sujettes a une trop forte usure, et il se produit en
outre dans ce cas, dans le domaine de synchronisation, un fort
broutage (effet de collage et glissement).
Des garnitures metalliques se comportent bien mieux en ce qui concerne
l'aptitude de sollici- tation mecanique et thermique mais il se
produit ega- lement avec elles, dans la phase de synchronisation, un
leger effet de collage/glissement Le tres faible coefficient de
frottement de glissement a egalement une influence defavorable de
sorte que, dans certaines conditions determinees de service, il peut
se produire de longues phases de patinage et par consequent une forte
augmentation d'echauffement Une propriete parti- culierement favorable
de la garniture metallique con- siste en ce que, dans le cas d'une
charge brusque, elle presente, parallelement a la surface de
frottement, un coefficient de frottement d'adherence plus faible que
dans le cas d'une charge exercee d'une maniere progressivement
croissante Il en decoule que, dans le cas d'une variation de couple
brusque, qui peut etre declenche par exemple par un changement de
vitesse dans une botte de vitesses automatique l'embrayage s'ouvre
pendant une courte periode et ainsi l'a-coup est absorbe par
l'intermediaire du patinage ainsi engendre Dans le cas d'un couple
constant ou croissant lentement, comme cela se produit par exemple
pendant une phase d'acceleration, un couple superieur peut cependant
etre transmis.
Des garnitures en papier (c'est-a-dire des garnitures a base de fibres
d-'amiante qui sont pour- vues de liants et qui sont fabriquees sur
des machines a papier) se comportent correctement, d'apres l'expe-
rience, en ce qui concerne l'effet de collage/glisse- ment En
opposition aux garnitures semi-metalliques et metalliques, elles ont
la propriete que leur coef- ficient de frottement de glissement est
superieur a leur coefficient de frottement d'adherence, ce qui donne
lieu, pendant la phase de synchronisation, a un comportement doux et
exempt d'a-coups Malheureusement de telles garnitures de friction ne
sont pas adaptees a des fortes sollicitations energetiques et
mecaniques.
Lors d'une utilisation dans un embrayage centrifuge, il se produit
assez tot des modifications defavorables - et irreversibles des
proprietes dela garniture.
Il se pose ainsi le probleme de disposer d'une garniture de friction
utilisable dans un embrayage ou un frein operant en milieu humide qui
combine les proprietes favorables de la garniture en papier avec
celles de la garniture en metal, telles qu'un comporte- ment uniforme
et exempt de broutage dans la phase de synchronisation, une grande
aptitude de resistance aux charges energetiques et mecaniques, une
usure extre- mement faible, une grande resistance aux liquides
utilises dans les transmissions de grande capacite (par exemple des
huiles du type fluide pour trans- mission automatique ou "ATF"), un
coefficient de frottement plus grand dans la phase de glissement avant
la synchronisation qu'apres l'etablissement de la synchronisation
ainsi qu'un plus faible coefficient de frottement en cas de
sollicitation brutale, par rapport a une sollicitation constante,
apres terminaison de la synchronisation et pour de grandes pressions
de surface.
Selon l'invention, ce probleme est resolu en ce que la garniture de
friction se compose d'un bois exempt de resine, dont les fibres sont
orientees essentiellement parallelement a la direction de frottement
et dont la densite brute moyenne go s'eleve au moins a 550 kg/m 3.
Ainsi, lors d'experiences effectuees avec un embrayage centrifuge du
type defini ci-dessus, on a constate de facon surprenante que, lors de
l'utilisa- tion de bois associe a de l'acier comme partenaire de
glissement et en utilisant du fluide pour transmission automatique
comme agent de lubrification et de re- froidissement, on a pu obtenir,
dans toute la periode de patinage allant de l'application des
masselottes centrifuges jusqu'a la synchronisation et jusqu'a la
suppression de la condition d'adherence par des ac- croissements
brutaux de couple, un comportement absolu- ment exempt de broutage.
Le bois doit etre exempt de resine car d'une part la resine empeche la
penetration de l'huile dans les fibres et d'autre part il peut se
produire, lors d'une expulsion de la resine, des variations
indesirables de volume du bois et un encrassement de l'huile.
Pour atteindre cet etat, on peut enlever la resine d'un bois en
contenant par des moyens appropries Generalement on utilise un bois a
courtes fibres, comme c'est le cas pour des bois d'arbres a feuilles
caduques On peut cependant egalement - utiliser des bois a fibres
longues (par exemple des bois d'arbres a aiguilles comme des bois de
pins pour parquets (Pinus palustris)).
En outre le bois doit posseder une grande resistance a la compression
et au cisaillement de facon a absorber les pressions de surface et les
forces de cisaillement En outre il est necessaire d'avoir une grande
resistance a l'usure pour maintenir l'usure aussi faible que possible
ou meme l'exclure completement.
Aussi bien les valeurs de resistance mecani- que que les valeurs de
resistance a l'usure augmentent avec la densite brute P (la densite
brute PO est le rapport de la masse d'un echantillon de bois a son
volume, c'est-a-dire le volume delimite par son enveloppe exterieure
apres sechage a 1030 C jusqu'a ce qu'on obtienne une constance de
poids) Pour cette raison, il est avantageux d'utiliser du bois avec
une densite brute aussi grande que possible D'autre part il est
cependant egalement avantageux que la structure du bois soit choisie
de telle sorte que le fluide utilise pour le refroidissement et la
lubrification puisse bien pene- trer dans la structure fibreuse Cet
imperatif est mieux satisfait par des bois de densites brutes assez
faibles.
En tenant compte de ces proprietes partiel- lement contradictoires, on
doit utiliser comme mate- riau de friction un bois ayant une densite
brute moyenne ro au moins egale a 550 kg/m 3 Un tres bon compr Q- mis
en ce qui concerne les proprietes precitees est obtenu avec un bois
ayant une densite brute comprise entre environ 600 et 660 kg/m 3 Un
bois ayant cette densite brute est avantageusement utilisable en
pratique. Pour la fabrication de garnitures incurvees et epaisses, il
est en outre important que le bois puisse etre bien cintre A cet
egard, on peut utiliser des bois comme par exemple du meleze (Larix),
de l'erable (Acer), du bouleau (Betula), du chene
(Quereussessiliflora), de l'eucalyptus, de l'hickory (Hicoria), du
noyer (Juglans regia) et du teck (Tectona grandis) ainsi que du frene
(fraxinus) et de l'orme (Ulmus campestris), le bois d'orme ayant
notamment un comportement tres satisfaisant.
D'autres avantages et caracteristiques de l'invention seront mis en
evidence dans la suite de la description, donnee a titre d'exemple non
limi- tatif, en reference aux dessins annexes dans lesquels la figure
1 montre la variation des coeffi- cients de frottement de differentes
garnitures de fric- tion, la figure 2 est une vue laterale d'une
masselotte centrifuge pour embrayage centrifuge, com- portant une
garniture en bois collee, et la figure 3 est une vue en plan de dessus
d'une masselotte centrifuge conforme a la figure 2.
Sur la figure 1, on a represente la va- riation des coefficients de
frottement de differentes garnitures de friction en fonction de la
pression de surface et du glissement ou patinage angulaire en tant que
parametre Les courbes en traits pleins correspondent au coefficient de
frottement d'adherence tandis que les courbes en traits interrompus
correspon- dent au coefficient de frottement de glissement pour un
patinage angulaire de 20 percent.
On voit que le bois d'orme H presente un com- portement au frottement
qui est semblable a celui d'une garniture en papier P Jusqu'a une
pression de surface d'environ 60 N/cm 2, ce bois a un coefficient de
frottement de glissement qui est superieur a son coefficient de
frottement d'adherence Au-dessus de cette pression de surface, ce
comportement est inverse La garniture semi-metallique SM et la
garniture metallique M presentent par contre le comportement typique
d'un corps solide Leurs coefficients de frottement de glissement sont
bien plus faibles que leurs coefficients de frottement d'adheren- ce.
Dans des essais de comparaison o on a fait intervenir des pressions de
surface jusqu'a IION/cm 2 dans le cas d'une garniture en papier,
jusqu'a 150 N/cm 2 dans le cas d'une garniture en bois, ainsi que des
sollicitations energetiques de 550 J/cm 2, il s'est avere que les
garnitures en papier subissent au bout d'environ 12 heures des
transformations de leur structure initialement poreuse et a fibres
fines Elles sont pratiquement completement compactees de sorte
qu'elles perdent leurs proprietes de friction initiale- ment
favorables et qu'on obtient au contraire le com- portement typique
d'un corps solide.
La garniture en bois d'orme n'a par contre pas presente une
modification de ses proprietes sur toute la duree de l'essai (environ
100 heures), pendant laquelle il s'est produit dans des cas isoles des
pres- sions de surface pouvant atteindre 400 N/cm 2 En ou- tre,
pendant toute la duree de l'essai, on n'a constate aucune usure Des
mesures comparatives faites avec du bois de frene ont par contre
montre que ce bois donne lieu, pour des proprietes de glissement par
ailleurs favorables, a une faible usure par comparaison au bois
d'orme.
Grace au grand coefficient de frottement de glissement de la garniture
en bois, il est possible d'utiliser des masselottes centrifuges d'une
plus faible masse et des ressorts de rappel plus puis- sants Selon la
loi de la force centrifuge cela per- met d'obtenir une courbe de
transmission de moments Mf(n) de pente plus forte pour un embrayage
centrifuge et il en resulte que celui-ci est soumis a une zone de
patinage plus faible par comparaison a des embraya- ges equipes par
exemple de garnitures semi-metalliques ou metalliques Dans le cas de
boites de vitesses automatiques pour vehicules, cela signifie que de
plus faibles forces d'application sont necessaires et qu'on peut par
consequent economiser de l'energie.
La grande pression de surface, pouvant etre appliquee sans dommage, de
la garniture en bois permet en outre de reduire les dimensions, ce qui
est d'une enorme importance dans des boites de vitesses pour vehicules
automobiles Il est egalement a noter que la garniture en bois peut
etre realisee tres mince.
Dans les essais indiques ci-dessus, on a donne a la garniture une
epaisseur S de l'ordre de 1,5 a 2,0 mm, ces valeurs correspondant au
maximum a 1 percent du diametre
D sur la surface de friction (diametre de friction).
Il est egalement d'une grande importance que la fabrication des
garnitures soit tres simple et que le bois permette, par rapport a
l'amiante, un usi- nage ne polluant absolument pas l'environnement
Pour des garnitures tres minces, on peut utiliser par exemple du bois
de placage.
Pour mettreen evidence l'application pratique de garnitures de
friction en bois, on a represente sur les figures 2 et 3 une garniture
en bois collee sur une masselotte centrifuge Comme le montre la figure
2, la garniture en bois 1, cintree par un procede con- nu, est collee
directement sur la surface usinee d'une masselotte centrifuge 2 Le
collage est effectue a l'aide d'un adhesif a base de caoutchouc
nitrile contenant du phenol, du cresol, et des ketones (tel que
diffuse sous la marque enregistree Bostik 1777), ce qui a permis
d'obtenir de bons resultats Les fraisages lateraux 7 et 8 (figure 3)
prevus dans la masselotte servent a l'appui des ressorts de rappel,
non representes En dehors du collage, la garniture peut naturellement
etre fixee sur le support par d'au- tres moyens connus, par exemple
par des vis ou des rivets mais cependant le collage est avantageux,
notam- ment dans le cas de minces garnitures de friction.
La figure 3 montre en outre que la garniture est pourvue d'un striage
longitudinal et d'un striage transversal 4,5, d'une maniere connue,
afin d'assurer l'evacuation de l'huile En outre il est prevu un trou
(6) qui sert a l'evacuation de l'huile dans une direc- tion radiale.
La garniture de friction conforme a l'inven- tion peut posseder une
epaisseur (S) d'environ 0,3 a 5 mm Lorsqu'on depasse la valeur
superieure, on peut rencontrer des difficultes au cintrage ou bien le
volume necessaire au montage peut etre trop grand.
Lorsqu'on tombe en dessous de l'epaisseur de 0,3 mm, on rencontre
alors frequemment des difficultes lors de la fabrication de la
garniture brute Des garnitures minces sont avantageusement fabriquees
en bois de placage.
Generalement, on adopte pour la garniture de friction une epaisseur
qui peut representer jusqu'a environ 1 percent du diametre D de la
surface de friction, c'est-a-dire que, dans des boites de vitesses de
vehicules automobiles, on adopte une epaisseur de garniture de 0,5 a
2,5 mm, Des garnitures de cette epaisseur sont legeres et bien
manipulables et en outre elles peuvent etre fabriquees de facon peu
couteuse a partir de bois de placage Pour des garnitures ayant
l'epaisseur pre- feree, notamment pour les garnitures formees du bois
d'orme avantageux, il s'est avere particulierement ap- proprie
d'adopter un striage longitudinal dans lequel la largeur des stries 5
est comprise entre 1 et 2 mm, en etant notamment d'environ 1,5 mm La
largeur des nervures 3 formees par les stries longitudinales doit etre
comprise entre 2 et 3 fois la largeur des stries 5, en etant notamment
egale a 2,5 fois cette largeur Avec ces dimensions, on obtient de tres
bons resultats en ce qui concerne la pression de sur- face et
l'ecoulement de l'huile La garniture peut egalement etre pourvue d'une
ou plusieurs stries transversales 4, notamment quand la longueur des
ner- vures 3 depasse environ 5 cm ou bien lorsqu'il est necessaire
d'avoir un debit de fluide particulierement eleve Il s'est revele
particulierement approprie d'adopter pour les stries transversales 4
une largeur correspondant a peu pres a 2 fois la largeur des stries
longitudinales.
Le mouvement de glissement s'effectue paral- lelement aux nervures 3
et pour cette raison la garni- ture en bois doit etre decoupee de
maniere que la direction longitudinale de ses fibres soit egalement
essentiellement parallele a la direction de friction.
Cela est necessaire pour empecher un ecaillage et une desagregation de
la garniture en bois.
La realisation du striage peut etre effectuee aussi bien avant
qu'apres la fixation de la garniture en bois sur son support Dans le
cas d'une fabrication en serie, il est avantageux de fabriquer des
barres ou des bandes exactement dimensionneeg et prqfilees qui sont
decoupees a longueur de maniere a former les garnitures individuelles.
En dehors de la forme, representee sur les dessins, de garnitures en
bois pour des masselottes centrifuges d'embrayage centrifuge, il est
egrlement possible de mettre en place les garnitures de friction
conforme a l'invention sur le cote interieur de cy- lindres creux (par
exemple des bandes de freinage pour des boites de vitesses
automatiques pour vehicules automobiles) ou bien de les realiser comme
des garnitures en forme de disques.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Garniture de friction pour embrayage ou frein operant en milieu
humide, caracterisee en ce qu'elle est formee d'un bois exempt de
resine ayant une densite brute moyenne a l'etat sec (po) d'au moins
550 kg/m et dont les fibres sont orientees essentiel-lement
parallelement a la direction de friction.2. Garniture de friction
selon la reven-dication 1, caracterisee en ce qu'elle se compose
debois d'orme.3 Garniture de friction selon l'une desrevendications 1
ou 2, caracterisee en ce qu'elle aune epaisseur (S) pouvant atteindre
jusqu'a 1 percent dudiametre de friction (D).4. Garniture de friction
selon l'une desrevendications 1 a 3, caracterisee en ce qu'elle
estfabriquee a partir d'un bois de placage.5. Garniture de friction
selon l'une desrevendications 1 a 3, caracterisee en ce qu'elle
estpourvue d'un striage (4,5), la largeur des stries (5) situees selon
la direction de friction etant comprise entre 1 et 2 mm, en etant
notamment d'environ 1,5 mm, tandis que la largeur des nervures (3)
formees par les stries longitudinales est comprise entre 2 et 3 fois
la largeur des stries longitudinales (5), en etant notamment de 2,5
fois ladite largeur, et en ce qu'elle est pourvue le cas echeant,
d'une ou plusieurs stries transversales (4) dont la largeur est a peu
pres egalea deux fois la largeur des stries longitudinales (5).
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