WO2005040633A2 - Garniture de frottement et procede de fabrication d'une telle garniture de frottement. - Google Patents

Garniture de frottement et procede de fabrication d'une telle garniture de frottement. Download PDF

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friction
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Michel Marchisseau
Loïc Sebileau
Géraud Vatin
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Valeo Materiaux de Friction SAS
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026Compositions based on an organic binder containing fibres
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/005Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces having a layered structure
    • F16D2069/008Layers of fibrous materials

Definitions

  • the invention relates to a friction lining and to a method of manufacturing such a lining.
  • the friction linings are generally obtained from preforms or blanks which are produced by superimposing several plies of impregnated wire (s), each ply being obtained by making a turn of the wire inside. a substantially annular surface in the form of a crown which will be the almost final shape of the lining.
  • a commonly used technique consists in distributing this wire by forming successive lobes, the number of lobes per revolution corresponding generally, to a chosen number such that the successive layers are shifted two by two and cross so that conventionally between 5 and 15 plies cover the entire annular surface of the preform.
  • the number of lobes of each layer is constant.
  • the production of the preforms or blanks is carried out by distributing the impregnated wire in a sinusoidal movement between a rotary plate and pressing rollers.
  • the sinusoidal movement is conventionally carried out around an average diameter of the annular surface, this average diameter being centered around the axis of rotation of the pressure plate and the amplitude of the sinusoidal movement being obtained by moving perpendicularly with respect to this axis .
  • the sinusoidal movement of distribution of the wire and the rotation of the plate one distributes the impregnated wire by forming lobes on the annular surface in the shape of crown.
  • a friction lining is composed of one or more impregnated wires which each consist of a white wire impregnated with a matrix.
  • the constituent material of the white wire can be glass or acrylic fibers, Kevlar, viscose, copper wires.
  • the impregnation matrix for its part, consists of one or more thermosetting resins and fillers.
  • Document WO 94/04839 discloses preforms for friction elements which comprise, for example, several plies of impregnated wire distributed along lobes, as well as at least one ply of impregnated wire distributed in a spiral shape and which is superimposed on the layers of lobed wire. Due to the geometry, the white wires have an orientation close to the circular shape of the lining on the interior and exterior diameters respectively of the annular surface defined by the lobes and the area where said orientation is obtained is all the more important as the number of lobes per turn is low. This angular orientation locally maximizes the resistance of the material to centrifugation constraints.
  • the resistance of the material to centrifugation stresses is lower.
  • the centrifugal stresses of a crown are a decreasing function of the radius of said crown. Consequently, the friction linings according to the prior art break in centrifugation generally beyond the zone of the internal diameter where the white wires have an orientation close to the circular shape of the lining.
  • the preforms thus obtained have insufficient cohesion, which has the consequence that these preforms disintegrate easily and there is also a significant deterioration in the flatness characteristic.
  • the invention thus relates to a friction lining comprising several plies of at least one lobed impregnated wire superimposed in a generally substantially annular shape, at least several plies each consisting of a revolution of impregnated wire distributed by forming several consecutive lobes , where at least two plies of lobed wires differ from one another by the number of lobes per ply and by the angle of crossing of the lobes in each of said plies. As a result, the number of lobe crossings varies between said layers.
  • the angle of crossing of the lobes of a sheet is determined in an area close to the average diameter of said sheet, called the median radial area, this area having in particular the half width of the sheet.
  • the density of white wire whose angular orientation is close to one is modified as a function of the radius. direction perpendicular to the radius and contained in a plane of the lining, which is favorable to the resistance to centrifugal constraints of the lining and on the other hand the angle and the number of crossing of the lobes, parameters which make it possible to optimize the quality in terms of flatness of the filling.
  • the angle of crossing of the lobes differs, between at least two plies of lobed wires, by a value between 15 ° and 60 °, preferably at least 20 °, in particular less than 40 ° .
  • the number of lobes between at least two plies of wire differs by more than a half, which constitutes a low limit to the adjustment of the levels of flatness and centrifugation of the lining according to the invention.
  • the number of lobes per ply varies continuously for all of the plies constituting the lining. This characteristic is particularly well suited to a machine which makes it possible to continuously vary the number of wire lobes per revolution of the latter.
  • the end plies of wire which define between them the thickness of the lining each have a number of lobes greater than that of the plies arranged in the central part of the lining.
  • the number of lobes of at least one of the plies of wire arranged in the central part of the lining, between the two end plies of wire which define between them the thickness of the lining is less than or equal to 5.1, which makes it possible to achieve a particularly high centrifugation resistance characteristic.
  • the end plies of wire which define between them the thickness of the lining each have an identical number of lobes, which simplifies the manufacturing process of the lining.
  • at least one of the plies of yarn of the lining consists of impregnated yarn distributed by forming a spiral in addition to the plies of impregnated yarn distributed in lobes of which at least one of the characteristics varies between minus two tablecloths.
  • the friction lining according to the invention has two opposite faces defining between them the thickness of the lining, a so-called friction face and a so-called fixing face, the wire arranged on the side of the fixing face having higher tensile strength than the wire arranged on the side of the friction face. This characteristic makes it possible to increase the holding in centrifugation of the lining without however altering the tribological characteristics of the latter.
  • the friction lining comprises two types of wire each impregnated with a matrix and distributed in layers, the lining having two opposite faces defining between them the thickness of the lining, a so-called friction face and a so-called fixing face, the wire matrix arranged on the side of the fixing face having characteristics different from those of the wire matrix arranged on the side of the friction face.
  • the plies of wire are made up of two types of white wire, these two types of white wire are mixed according to the thickness of the lining, which again makes it possible to improve the distribution of the white wires lobed in the lining and therefore to control the density of white wires according to the thickness of the latter.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a friction lining comprising at least one step of forming plies of at least one impregnated lobed wire, superimposed in a generally substantially annular shape, at least several plies being each formed by winding impregnated wire distributed by forming several consecutive lobes per turn of wire, characterized in that, during the formation of the lobes of a sheet of wire, the method comprises at least one step of modifying at least one characteristic specific to these lobes compared to the same characteristic of the lobes of an already formed sheet.
  • the modification of one or more lobe characteristics requires very little change to the lining manufacturing process, insofar as it involves varying one or more of the operating parameters of the machine which forms the plies of son).
  • the characteristic specific to the lobes is chosen from the following characteristics: number of lobes per layer, amplitude of the lobes and mean diameter of the lobes.
  • FIG. 1 is a general schematic view of several plies of wire impregnated lobed with a friction lining according to a first embodiment of the invention, in which the number of lobes varies between several layers of wire, the amplitude and the average diameter of the lobes being constant;
  • - Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of the invention, in which the number of lobes and the amplitude of these lobes vary between several layers of wire, the mean diameter of the lobes, meanwhile, remaining constant;
  • - Figure 3 is a top view of part of a friction face of a friction lining according to the invention;
  • - Figure 4 is a view of the part of the friction lining of Figure 3 in a section substantially parallel to the friction face;
  • - Figure 5 is a view of the friction lining of Figures 3 and 4 in partial section in a section substantially perpendicular
  • a friction lining comprises several plies of lobed impregnated wire which are superimposed in a generally substantially annular shape, thus giving the lining a crown shape.
  • a set of several plies of a lobed impregnated wire shown in a thin line and denoted 12 more particularly comprises nine plies of wire, namely nine turns of wire, the wire being distributed over each turn by forming 8.12 lobes.
  • On this first set of plies forming a first layer is superimposed a second set of plies forming a second layer 14, the plies of which are shown in strong lines in FIG. 1.
  • This second layer comprises nine layers of wire, that is to say nine turns with 3.11 lobes of wire on each turn.
  • the impregnated wire used to produce the plies of the first layer 12 may be the same as that of the plies of the second layer 14.
  • a single raw wire is used , for example continuous, although several threads can alternatively be used to constitute a layer.
  • the raw wire consists of a white wire impregnated with a matrix.
  • White yarn has, for example, the following composition: textured glass fibers, direct glass yarns, viscose fibers, acrylic fibers and copper wires.
  • the matrix used for the impregnation of this wire has, for example, the following composition: a phenoplast resin, a melamine resin, rubber, carbon black, sulfur, magnesium silicate, calcium carbonate, kaolin , graphite, iron oxide and barium sulfate.
  • the two layers 12 and 14 which differ from one another in the number of yarn lobes per ply of yarn could consist of yarns of different types, one being for example suitable for constitute a friction layer, while the other is particularly suitable for constituting a mechanical fixing layer for the friction lining.
  • the density of white wire whose orientation is close to the circular shape of the lining is modified as a function of the radius, due to the differences in radii of curvature of the lobes on the inside and outside diameters.
  • the number and angle of crossings of the lobes in the radial medial parts of the lining are also modified.
  • the first layer 12 has lobes whose radius of curvature on the inside and outside diameters is smaller, therefore with a number of plies equal the density on the inside radius of white wires whose orientation is close to the circular shape of the trim is lower.
  • the number of crossing of the lobes of the first layer 12 is greater than that of the second layer 14 and the crossing angles are different. These crossing angles are close to forty-five degrees for the second layer 14.
  • the plies of lobed wire are formed one after the other by superimposing them, in an offset manner, so that they are distributed in an annular zone in the desired manner. More particularly, the impregnated wire constituting each ply is distributed in a sinusoidal movement between a rotary plate and pressing rollers.
  • the sinusoidal movement is carried out around an average diameter centered on the axis of rotation of the pressure plate and the combination of the rotation movement of the plate and the sinusoidal movement whose amplitude extends perpendicular to the axis of rotation of the plate presser allows the impregnated wire to be distributed according to lobes of characteristics determined according to the annular zone considered.
  • the number of lobes between two plies of wire of the respective layers 12 and 14 differs by more than a half, a value from which the modification of this characteristic constitutes a means of adjusting the levels of flatness and centrifugation of the clutch lining.
  • the first layer 12 has plies of wire whose number of lobes is greater than or equal to 5.1 per revolution, and therefore in particular plies of wire which will constitute one of the free faces of the lining, plies which are opposite to those in contact with the plies of the second layer 14.
  • the number of lobes greater than or equal to 5.1 for these plies of wire intended to constitute one of the free faces of the lining will make it possible to obtain a flatness characteristic of very good quality.
  • the plies of yarn constituting the second layer 14 having a number of lobes each less than or equal to 5.1 are particularly suitable for improving the centrifugation behavior of the lining and for example, more particularly, for constituting the central part of the filling.
  • a friction lining 20 according to the invention comprises an assembly of two, layers of plies of lobed wire 22 (in thin line) and 24 (in strong line) arranged one against each other.
  • the different layers of wire constituting the first layer 22 are 9 in number, the number of wire lobes per revolution is 8.12 and the amplitude of these lobes is 63 mm.
  • the layers of wire constituting the second layer 24 are 9 in number, the number of wire lobes per revolution being 3.11, while the amplitude of these lobes is 30 mm. It can be seen that, in this exemplary embodiment, the characteristics specific to the lobes which have been modified from one layer to another are the number of lobes per layer of wire and the amplitude of these lobes, while the mean diameter of the lobes, it has not changed.
  • the areas where the orientation of the white wires is close to the circular shape of the lining have a larger surface area due to the different amplitude of the lobes of the two layers.
  • This design allows for better distribute the resistance of the material to centrifugation stresses over the radius of the lining and consequently increase the centrifugation resistance of the lining, regardless of the number of lobes per revolution, a parameter which influences the quality in flatness. It is also noted that the number of lobes between two plies of wire of the respective layers 22 and 24 differs by more than a half, a value from which the modification of this characteristic constitutes a means of adjusting the levels of flatness and centrifugation of the clutch lining.
  • FIG. 3 to 5 schematically illustrate the distribution of two types of lobed wires mixed in a friction lining 90 according to the invention obtained, for example, by means of a twin wire forming machine.
  • the friction face of the friction lining shown in FIG. 3 has white marks 92 which are copper wires, copper being one of the components of the white wire contained in the friction wire.
  • black areas 94 which are characteristic of the impregnated wire formulated for the fixing wire.
  • the latter contains only textured fiberglass which is completely impregnated by a black matrix.
  • FIG. 5 represents, for its part, a partial section of the friction lining 90 of FIGS. 3 and 4 taken in a radial plane, that is to say substantially perpendicular to the friction and fixing faces.
  • the white threads of the two types of thread have been represented.
  • the white wires of the friction and fixing wires are not arranged parallel to the faces 100 and 102.
  • the white wires of the two types of material constituting the bi-material friction lining are present simultaneously, thereby showing the interpenetration of the plies of different wires and the continuity of the single layer of the lining. It is possible to observe the distribution of the lobed sheets from the elaborate filling.
  • the good interpenetration of the plies of different wires makes it possible to avoid the shearing phenomenon which can occur in the lining.
  • the Applicant has been able to observe that, to avoid shearing, it is necessary to favor the interpenetration of the plies near the internal diameter of the lining. Consequently, during the formation of plies of lobed wires of the two types, it is advisable to provide holes or cavities near the internal diameter of the lining, for plies formed with the wire of a type and to form, in correspondence, near the inside diameter, portions of wire lobed in relief for plies of wire of the other type. To do this, the wire density is modified in an appropriate manner by varying the average diameter of the lobes and / or their amplitude.

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Abstract

La garniture de frottement (20) est obtenue à partir d'une préforme comportant plusieurs nappes (22,24) d'au moins un fil imprégné lobé superposées suivant une forme générale sensiblement annulaire, au moins plusieurs nappes étant constituées chacune d'un tour de fil imprégné réparti en formant plusieurs lobes consécutifs, au moins deux nappes de fils lobés différant l'une de l'autre par le nombre de lobes par nappe et par l'angle de croisements des lobes dans chacune desdites nappes.

Description

Garniture de frottement et procédé de fabrication d'une telle garniture de frottement L'invention concerne une garniture de frottement et un procédé de fabrication d'une telle garniture. De façon connue, les garnitures de frottement sont généralement obtenues à partir de préformes ou ébauches qui sont réalisées en superposant plusieurs nappes de fil(s) imprégné(s), chaque nappe étant obtenue en effectuant un tour de fil à l'intérieur d'une surface sensiblement annulaire en forme de couronne qui va être la forme quasi définitive de la garniture. Une technique couramment utilisée consiste à répartir ce fil en formant des lobes successifs, le nombre de lobes par tour correspondant de façon générale, à un nombre choisi tel que les nappes successives soient décalées deux à deux et se croisent de sorte que classiquement entre 5 et 15 nappes permettent de recouvrir toute la surface annulaire de la préforme. De façon connue, le nombre de lobes de chaque nappe est constant. Plus particulièrement, la réalisation des préformes ou ébauches est effectuée en distribuant le fil imprégné selon un mouvement sinusoïdal entre un plateau rotatif et des rouleaux presseurs. Le mouvement sinusoïdal est classiquement effectué autour d'un diamètre moyen de la surface annulaire, ce diamètre moyen étant centré autour de l'axe de rotation du plateau presseur et l'amplitude du mouvement sinusoïdal étant obtenue en se déplaçant perpendiculairement par rapport à cet axe. En combinant le mouvement sinusoïdal de distribution du fil et la rotation du plateau, on répartit le fil imprégné en formant des lobes sur la surface annulaire en forme de couronne. La préforme ou l'ébauche une fois obtenue, fait l'objet d'une cuisson sous pression, généralement au sein d'un moule permettant un fluage des différents composants de la préforme de sorte à obtenir une garniture présentant une épaisseur sensiblement constante et des faces principales sensiblement parallèles l'une par rapport à l'autre, suivie par d'autres opérations telles qu'un ébavurage, une post-cuisson, une rectification et éventuellement une opération de perçage. On notera que l'on vient plus particulièrement de décrire le processus de fabrication d'une garniture de frottement pour un disque de friction d'un mécanisme d'embrayage. De façon connue, une garniture de frottement est composée d'un ou plusieurs fils imprégnés qui sont constitués chacun d'un fil blanc imprégné d'une matrice . Le matériau constitutif du fil blanc peut être des fibres de verre ou d'acrylique, du Kevlar, de la viscose, des fils de cuivre. La matrice d'imprégnation, quant à elle, est constituée d'une ou de plusieurs résines thermodurcissables et de charges. On connaît du document WO 94/04839 des préformes pour éléments de friction qui comportent, par exemple, plusieurs nappes de fil imprégné réparti selon des lobes, ainsi qu'au moins une nappe de fil imprégné réparti en forme de spirale et qui est superposée aux nappes de fil lobé. Du fait de la géométrie, les fils blancs ont une orientation proche de la forme circulaire de la garniture sur les diamètres respectivement intérieur et extérieur de la surface annulaire définie par les lobes et la zone où ladite orientation est obtenue est d'autant plus importante que le nombre de lobes par tour est faible. Cette orientation angulaire maximise localement la tenue du matériau aux contraintes de centrifugation. Par contre, dans les zones où les fils blancs sont orientés avec un angle significatif par rapport à la forme circulaire de la garniture, la tenue du matériau aux contraintes de centrifugation est moins élevée. Les contraintes en centrifugation d'une couronne sont une fonction décroissante du rayon de ladite couronne. En conséquence, les garnitures de frottement selon l'art antérieur rompent en centrifugation généralement au-delà de la zone du diamètre intérieur où les fils blancs ont une orientation proche de la forme circulaire de la garniture. Toutefois, les préformes ainsi obtenues présentent une cohésion insuffisante, ce qui a pour conséquence que ces préformes se délitent facilement et l'on constate également une détérioration significative de la caractéristique de planéité. Il existe par conséquent un besoin de disposer d'une garniture de frottement dont la tenue en centrifugation soit améliorée sans que toutefois la planéité de la gamiture soit altérée. L'invention a ainsi pour objet une garniture de frottement comportant plusieurs nappes d'au moins un fil imprégné lobé superposées suivant une forme générale sensiblement annulaire, au moins plusieurs nappes étant constituées chacune d'un tour de fil imprégné réparti en formant plusieurs lobes consécutifs, où au moins deux nappes de fils lobés diffèrent l'une de l'autre par le nombre de lobes par nappe et par l'angle de croisements des lobes dans chacune des dites nappes. Il en résulte que le nombre de croisement des lobes varie entre lesdites nappes. De manière préférée, on détermine l'angle de croisement des lobes d'une nappe dans une zone proche du diamètre moyen de ladite nappe, appelée zone radiale médiane, cette zone ayant notamment la demie largeur de la nappe. En faisant ainsi varier entre deux ou plus de deux nappes lesdites caractéristiques des lobes du ou des fils, on modifie d'une part en fonction du rayon, la densité de fil blanc dont l'orientation angulaire est proche d d'une. direction perpendiculaire au rayon et contenue dans un plan de la garniture, ce qui est favorable à la tenue aux contraintes de centrifugation de la garniture et d'autre part l'angle et le nombre de croisement des lobes, paramètres qui permettent d'optimiser la qualité en terme de planéité de la garniture. De ce fait on obtient des niveaux plus élevés respectivement de la tenue en centrifugation et de la qualité en terme de planéité que dans l'art antérieur. Notons également qu'en faisant ainsi varier entre deux ou plus de deux nappes lesdites caractéristiques des lobes du ou des fils, on agit également sur la densité de fil blanc en fonction du rayon de la garniture. Cette densité est plus importante sur les diamètres intérieur et extérieur définis par les lobes, du fait pour ces deux zones l'orientation des fils blancs proche de la forme circulaire de la garniture, que dans les zones radiales médianes de la surface annulaire couverte par les lobes. Ces différences de densité sont d'autant plus importantes que le nombre de lobes par tour est faible. La présente invention permet d'obtenir une répartition plus homogène de la densité de fil blanc que l'art antérieur.
Selon une caractéristique de l'invention, l'angle de croisement des lobes diffère, entre au moins deux nappes de fils lobés, d'une valeur comprise entre 15° et 60° , de préférence au moins 20°, notamment moins de 40°. Selon une caractéristique, le nombre de lobes entre au moins deux nappes de fil diffère de plus de un demi, ce qui constitue une limite basse à l'ajustement des niveaux de planéité et de centrifugation de la garniture selon l'invention. Selon une autre caractéristique, le nombre de lobes par nappe varie de façon continue pour l'ensemble des nappes constitutives de la garniture. Cette caractéristique est particulièrement bien adaptée à une machine qui permet de faire varier continûment le nombre de lobes de fil par tour de ce dernier. Selon une caractéristique, les nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture possèdent chacune un nombre de lobes supérieur à celui des nappes agencées dans la partie centrale de la garniture. En augmentant ainsi le nombre de lobes des nappes de fil extrêmes qui vont constituer les faces opposées dites de fixation mécanique et de friction de la garniture, on va améliorer la caractéristique de planéité de celle-ci, tout en augmentant sa tenue en centrifugation grâce à l'obtention d'un nombre de lobes relatif réduit dans les nappes situées entre les deux nappes de fil extrêmes. Selon une autre caractéristique, au moins l'une des nappes de fil extrêmes qui définissent l'épaisseur de la garniture possède un nombre de lobes supérieur ou égal à 5,1 par tour de fil, ce qui permet d'atteindre une caractéristique de planéité de la garniture particulièrement performante. Selon une autre caractéristique, le nombre de lobes d'au moins une des nappes de fil agencées dans la partie centrale de la garniture, entre les deux nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture, est inférieur ou égal à 5,1, ce qui permet d'atteindre une caractéristique de tenue à la centrifugation particulièrement élevée. Par exemple, les nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture possèdent chacune un nombre de lobes identique, ce qui permet de simplifier le processus de fabrication de la garniture. Par ailleurs, il est possible de prévoir qu'au moins une des nappes de fil de la garniture est constituée de fil imprégné réparti en formant une spirale en plus des nappes de fil imprégné réparti selon des lobes dont au moins une des caractéristiques varie entre au moins deux nappes. L'agencement précité permet d'accroître davantage la tenue en centrifugation de la garniture de frottement selon l'invention. Selon une autre caractéristique, la garniture de frottement selon l'invention présente deux faces opposées définissant entre elles l'épaisseur de la gamiture, une face dite de friction et une face dite de fixation, le fil agencé du côté de la face de fixation ayant une résistance à la traction supérieure au fil agencé du côté de la face de friction. Cette caractéristique permet d'accroître la tenue en centrifugation de la garniture sans toutefois altérer les caractéristiques tribologiques de celle-ci. Pour ce faire, on utilise par exemple deux types de fil imprégné chacun d'une matrice afin de pouvoir sélectionner le ou les fils présents sur la face de fixation et qui seront choisis afin d'accroître la résistance mécanique à la traction et également de choisir le ou les fils de la face de friction qui seront choisis afin d'atteindre les performances de friction souhaitées. Lorsque la garniture de frottement comporte deux types de fil imprégné chacun d'une matrice et répartis en nappes, la garniture présentant deux faces opposées définissant entre elles l'épaisseur de la garniture, une face dite de friction et une face dite de fixation, la matrice du fil agencé du côté de la face de fixation possédant des caractéristiques différentes de celles de la matrice du fil agencé du côté de la face de friction. Ceci présente l'avantage de pouvoir ajuster la composition des matrices en fonction des faces de la garniture et donc de pouvoir ajuster au mieux les caractéristiques des matériaux des faces de friction et de fixation afin de réduire les coûts de fabrication et de se conformer aux caractéristiques souhaitées pour la garniture de frottement. Selon une autre caractéristique, lorsque les nappes de fil sont constituées de deux types de fil blanc, ces deux types de fil blanc sont mélangés selon l'épaisseur de la garniture, ce qui permet là encore d'améliorer la répartition des fils blancs lobés dans la garniture et donc de contrôler la densité de fils blancs suivant l'épaisseur de cette dernière. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une garniture de frottement comportant au moins une étape de formation de nappes d'au moins un fil imprégné lobé, de manière superposée suivant une forme générale sensiblement annulaire, au moins plusieurs nappes étant formées chacune en enroulant du fil imprégné réparti en formant plusieurs lobes consécutifs par tour de fil, caractérisé en ce que, lors de la formation des lobes d'une nappe de fil, le procédé comporte au moins une étape de modification d'au moins une caractéristique spécifique à ces lobes par rapport à la même caractéristique des lobes d'une nappe déjà formée. La modification d'une ou de plusieurs caractéristiques de lobes impose très peu de changement au process de fabrication de la garniture, dans la mesure où il s'agit de faire varier un ou plusieurs des paramètres de fonctionnement de la machine qui forme les nappes de fil(s). Selon une autre caractéristique, la caractéristique spécifique aux lobes est choisie parmi les caractéristiques suivantes : nombre de lobes par nappe, amplitude des lobes et diamètre moyen des lobes. Les avantages mentionnés ci-dessus en relation avec la garniture de frottement étant les mêmes pour son procédé de fabrication, ils ne seront pas répétés ici. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue générale schématique de plusieurs nappes de fil imprégné lobé d'une garniture de frottement selon un premier exemple de réalisation de l'invention, dans lequel le nombre de lobes varie entre plusieurs nappes de fil, l'amplitude et le diamètre moyen des lobes étant constants ; - la figure 2 est une vue schématique d'un deuxième exemple de réalisation de l'invention, dans lequel le nombre de lobes et l'amplitude de ces lobes varie entre plusieurs nappes de fil, le diamètre moyen des lobes, quant à lui, restant constant ; - la figure 3 est une vue de dessus d'une partie d'une face de friction d'une garniture de frottement selon l'invention ; - la figure 4 est une vue de la partie de la garniture de frottement de la figure 3 dans une section sensiblement parallèle à la face de friction ; - la figure 5 est une vue de la garniture de frottement des figures 3 et 4 en coupe partielle dans une section sensiblement perpendiculaire aux faces de friction et de fixation de la garniture. Comme représenté sur la figure 1, selon un premier exemple de réalisation, une garniture de frottement comporte plusieurs nappes de fil imprégné lobé qui sont superposées suivant une forme générale sensiblement annulaire, conférant ainsi à la garniture une forme de couronne. Un ensemble de plusieurs nappes d'un fil imprégné lobé représenté en trait fin et noté 12 comporte plus particulièrement neuf nappes de fil, à savoir neuf tours de fil, le fil étant réparti sur chaque tour en formant 8,12 lobes. A ce premier ensemble de nappes formant une première couche est superposé un deuxième ensemble de nappes formant une deuxième couche 14 dont les nappes .sont représentées en trait fort sur la figure 1. . v Cette deuxième couche comporte neuf nappes de fil, c'est-à-dire neuf tours avec 3,11 lobes de fil sur chaque tour,. On voit ainsi qu'entre les nappes de la couche 12 et celles de la couche 14 on a modifié une seule caractéristique spécifique aux lobes de ces fils, à savoir le nombre de lobes par tour de fil, c'est-à-dire le pas entre deux lobes consécutifs pour un même tour de fil. Il convient de noter que, dans cet exemple de réalisation, le fil imprégné servant à la réalisation des nappes de la première couche 12 peut être le même que celui des nappes de la seconde couche 14. Pour chaque couche, on utilise un seul fil crû, par exemple continu, bien que plusieurs fils puissent alternativement être utilisés pour constituer une couche. Le fil crû est constitué d'un fil blanc imprégné d'une matrice. Le fil blanc a, par exemple, la composition suivante : des fibres de verre texturee, des fils de verre directs, des fibres de viscose, des fibres d'acrylique et des fils de cuivre. La matrice utilisée pour l'imprégnation de ce fil a, par exemple, la composition suivante : une résine phénoplaste, une résine mélamine, du caoutchouc, du noir de carbone, du soufre, du silicate de magnésium, du carbonate de calcium, du kaolin, du graphite, de l'oxyde de fer et du sulfate de baryum. Il convient par ailleurs de noter que les deux couches 12 et 14 qui diffèrent l'une de l'autre par le nombre de lobes de fil par nappe de fil pourraient être constituées de fils de types différents, l'un étant par exemple adapté à constituer une couche de friction, tandis que l'autre est particulièrement adapté à constituer une couche de fixation mécanique pour la garniture de frottement. Là encore, un seul fil crû ou plusieurs fils crus par couche peuvent être utilisés. On voit sur la figure 1 qu'en modifiant le nombre de lobes dans une couche, on modifie en fonction du rayon la densité de fil blanc dont l'orientation est proche de la forme circulaire de la garniture, du fait des différences de rayons de courbure des lobes sur les diamètres intérieur et extérieur. On modifie également le nombre et l'angle de croisements des lobes dans les parties médianes radiales de la garniture. Dans l'exemple de réalisation considéré, la première couche 12 présente des lobes dont le rayon de courbure sur les diamètres intérieur et extérieur est plus faible, de ce fait à nombre de nappes égal la densité sur le rayon intérieur de fils blancs dont l'orientation est proche de la forme circulaire de la garniture est plus faible. Egalement, le nombre de croisement des lobes de la première couche 12 est supérieure à celui de la seconde couche 14 et les angles de croisement sont différents. Ces angles de croisement sont proches de quarante-cinq degrés pour la seconde couche 14. Par ailleurs, on constatera que dans cet exemple de réalisation d'autres caractéristiques spécifiques aux lobes telles que, par exemple, l'amplitude et le diamètre moyen des lobes, n'ont pas varié d'une nappe de fil à l'autre. Pour réaliser une garniture de frottement selon l'invention, on forme les nappes de fil lobé les unes après les autres en les superposant, de façon décalée, afin qu'elles se répartissent dans une zone annulaire de la manière souhaitée. Plus particulièrement, on distribue le fil imprégné constitutif de chaque nappe selon un mouvement sinusoïdal entre un plateau rotatif et des rouleaux presseurs. Le mouvement sinusoïdal est effectué autour d'un diamètre moyen centré sur l'axe de rotation du plateau presseur et la combinaison du mouvement de rotation du plateau et du mouvement sinusoïdal dont l'amplitude s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation du plateau presseur permet de répartir le fil imprégné selon des lobes de caractéristiques déterminées suivant la zone annulaire considérée. Pour faire varier le nombre de fils d'une nappe à l'autre il suffit, par exemple, de modifier la vitesse de rotation du plateau. Lorsque les nappes de fil ont toutes été agencées les unes contre les autres, alors il est prévu d'effectuer un pressage à chaud dans un moule de cuisson de l'ébauche ou préforme ainsi obtenue ainsi que d'autres opérations telles que un ébavurage, une post-cuisson, une. rectification et éventuellement selon besoins, une opération de perçage. On constate également que le nombre de lobes entre deux nappes de fil des couches respectives 12 et 14 diffère de plus de un demi, valeur à partir de laquelle la modification de cette caractéristique constitue un moyen d'ajustement des niveaux de planéité et de centrifugation de la garniture d'embrayage. Sur cette figure, la première couche 12 présente des nappes de fil dont le nombre de lobes est supérieur ou égal à 5,1 par tour, et donc notamment des nappes de fil qui vont constituer l'une des faces libres de la garniture, nappes qui sont opposées à celles en contact avec les nappes de la deuxième couche 14. Ainsi, le nombre de lobes supérieur ou égal à 5,1 pour ces nappes de fil destinées à constituer l'une des faces libres de la garniture va permettre d'obtenir une caractéristique de planéité de très bonne qualité. En revanche, les nappes de fil constitutives de la seconde couche 14 ayant un nombre de lobes chacune inférieur ou égal à 5,1 sont particulièrement adaptées à améliorer la tenue en centrifugation de la garniture et par exemple, plus particulièrement, à constituer la partie centrale de la garniture. Dans ce cas, on peut prévoir qu'une troisième couche analogue à la première couche 12 soit superposée à la seconde couche 14, encadrant ainsi cette dernière. D'une manière générale, les nappes de fil constitutives de la partie centrale de la garniture possèdent, de préférence, chacune un nombre de lobes inférieur à celui des nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture et qui constituent les faces opposées dites de friction et de fixation de ladite garniture. Par souci de simplification, les nappes de fil extrêmes de la garniture peuvent posséder chacune un nombre de lobes identique, sans que cela ne soit obligatoire. Les remarques qui précèdent s'appliquent également aux exemples de réalisation dont la description va suivre. Selon un deuxième exemple de réalisation représenté à la figure 2, une garniture de frottement 20 selon l'invention comporte un assemblage de deux, couches de nappes de fil lobé 22 (en trait fin) et 24 (en trait fort) agencées l'une contre l'autre. Les différentes nappes de fil constitutives de la première couche 22 sont au nombre de 9, le nombre de lobes de fil par tour est de 8,12 et l'amplitude de ces lobes est de 63 mm. Les nappes de fil constitutives de la seconde couche 24 sont au nombre de 9, le nombre de lobes de fil par tour étant de 3,11, tandis que l'amplitude de ces lobes est de 30 mm. On constate que, dans cet exemple de réalisation, les caractéristiques spécifiques aux lobes qui ont été modifiées d'une couche à l'autre sont le nombre de lobes par nappe de fil et l'amplitude de ces lobes, tandis que le diamètre moyen des lobes, lui, n'a pas changé. Les zones où l'orientation des fils blancs est proche de la forme circulaire de la garniture ont une plus grande surface du fait de l'amplitude différente des lobes des deux couches. Cette conception permet de mieux répartir sur le rayon de la garniture, la résistance du matériau aux contraintes de centrifugation et par suite d'accroître la tenue en centrifugation de la garniture, indépendamment du nombre de lobes par tour, paramètre qui influe sur la qualité en planéité. On constate également que le nombre de lobes entre deux nappes de fil des couches respectives 22 et 24 diffère de plus de un demi, valeur à partir de laquelle la modification de cette caractéristique constitue un moyen d'ajustement des niveaux de planéité et de centrifugation de la garniture d'embrayage. Les figures 3 à 5 illustrent de façon schématique la répartition de deux types de fils lobés mélangés dans une garniture de frottement 90 selon l'invention obtenue, par exemple, au moyen d'une formeuse bi-fil. La face de friction de la garniture de frottement représentée sur la figure 3 présente des traces blanches 92 qui sont des fils de cuivre, le cuivre étant l'un des composants du fil blanc contenu dans le fil de friction. Sur cette figure, on aperçoit des zones noires 94 qui sont caractéristiques du fil imprégné formulé pour le fil de fixation. Ce dernier ne contient que de la fibre de verre texturee qui est totalement imprégnée par une matrice de couleur noire. „ _ II apparaît ainsi que sur la face de friction de la garniture, du fil de friction est mélangé à du fil de fixation dans des proportions telles que le fil de friction est prépondérant, le fil de fixation étant, quant à lui, présent de façon minoritaire. En revanche, sur la figure 4 qui représente une section de la garniture de frottement sensiblement parallèle à la face de friction de la figure 3, les proportions de fils des deux types s'inversent : les zones 92 de fil de friction sont réduites par rapport aux zones 92 de la figure 3, tandis qu'à l'inverse les zones 94 de fil de fixation présentent une densité plus grande que celle des mêmes zones de la figure 3. Si l'on représentait la face opposée de fixation de la garniture de frottement, on apercevrait, sur cette dernière, des zones 94 caractéristiques du fil de fixation et qui sont majoritaires par rapport aux zones 92 du fil de friction. On constate ainsi, pour les deux types de fils respectivement deux gradients de densités inverses d'une face à l'autre de la garniture qui forme une couche unique de fils lobés. Les proportions respectives complémentaires des deux types de fils varient de façon approximativement continue en fonction de la distance entre la section considérée de la garniture et l'une des faces de friction et de fixation La figure 5 représente, quant à elle, une section partielle de la garniture de frottement 90 des figures 3 et 4 prise dans un plan radial, c'est-à- dire sensiblement perpendiculaire aux faces de friction et de fixation. Sur cette figure, on a représenté les fils blancs des deux types de fils
96 (fil de friction) et 98 (fil de fixation) entre la face de friction 100 et la face de fixation 102 qui définissent entre elles une épaisseur de garniture d'environ 3 mm. On constate que les fils blancs des fils de friction et de fixation ne sont pas agencés parallèlement aux faces 100 et 102. En outre, on s'aperçoit que dans une section 104 de la garniture sensiblement parallèle aux faces 100 et 102 et située à proximité de la face de friction 100, les fils blancs des deux types de matériaux constituant la garniture de frottement bi-matériaux sont présents simultanément, montrant par là même l'interpénétration des nappes de fils différents et la continuité de la couche unique de la garniture. Il est possible d'observer la répartition des nappes lobées à partir de la garniture élaborée. On procède d'abord à une rectification de la face à observer, plane et parallèle au plan médian de la garniture, puis à une observation visuelle sous éclairage renforcé. Une observation plus précise de la répartition des nappes peut être effectuée après rectification plane de la face de la garniture parallèlement au plan médian de la garniture, puis chauffage de la garniture à une température comprise entre 300 et 1000 °C pendant un temps compris entre 1 et 3 heures, cette température et ce temps sont à choisir expérimentalement dans les fourchettes précitées pour optimiser la facilité d'observation. Dans le cas de garnitures comprenant des fibres de verre, on peut» choisir de manière avantageuse de procéder à ce traitement autour de 800 °C. On procède ensuite à une observation visuelle sous éclairage de la face rectifiée. La bonne interpénétration des nappes de fils différents permet d'éviter le phénomène de cisaillement qui peut se produire dans la garniture. La Demanderesse a pu constater que, pour éviter le cisaillement, il faut favoriser l'interpénétration des nappes à proximité du diamètre intérieur de la garniture. Par conséquent, lors de la formation des nappes de fils lobés des deux types, il convient de ménager des trous ou cavités près du diamètre intérieur de la garniture, pour des nappes formées avec le fil d'un type et de former, en correspondance, à proximité du diamètre intérieur, des portions de fil lobé en relief pour des nappes de fil de l'autre type. Pour ce faire, on modifie de manière adaptée la densité de fil en faisant varier le diamètre moyen des lobes et/ou leur amplitude . On notera que, d'une manière générale, les différentes caractéristiques et avantages qui ont été décrits ci-dessus pour l'un ou l'autre mode de réalisation s'appliquent également aux autres, sauf incompatibilité manifeste. Il convient de remarquer que l'invention permet de ne plus avoir recours au compromis tenue en centrifugation / planéité adopté dans l'art antérieur pour, .réaliser des garnitures de frottement, dans la mesure» où l'invention conduit à des garnitures dont la tenue en centrifugation est augmentée sans que la caractéristique de planéité ne soit dégradée. La description qui précède a été faite en relation avec une garniture de frottement pour embrayages mais cela va sans dire que l'invention s'applique de manière non limitative à toute garniture de frottement, que celle-ci soit utilisée à sec ou dans l'huile, telle qu'une garniture de frottement pour boîte de vitesses, différentiel, synchroniseur ou autre. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation décrit précédemment sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Garniture de frottement (10;20;30) obtenue à partir d'une préforme comportant plusieurs nappes (12,14;22,24;32,34) d'au moins un fil imprégné lobé superposées suivant une forme générale sensiblement annulaire, au moins plusieurs nappes étant constituées chacune d'un tour de fil imprégné réparti en formant plusieurs lobes consécutifs, caractérisée en ce qu'au moins deux nappes de fils lobés diffèrent l'une de l'autre par le nombre de lobes par nappe et par l'angle de croisements des lobes dans chacune desdites nappes.
2. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de croisement des lobes diffère, entre au moins deux nappes de fils lobés, d'une valeur comprise entre 15° et 60°, de préférence au moins 20°, notamment moins de 40°.
3. Garniture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nombre de lobes entre au moins deux nappes de fil diffère de plus de un demi.
4. Garniture selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le nombre de lobes par nappe varie de façon continue pour l'ensemble des nappes constitutives de la garniture.
5. . Garniture selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture possèdent chacune un nombre de lobes supérieur à celui des nappes agencées dans la partie centrale de la garniture.
6. Garniture selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins l'une des nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture possède un nombre de lobes supérieur ou égal à 5,1.
7. Gamiture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le nombre de lobes d'au moins une des nappes de fil agencées dans la partie centrale de la garniture, entre les deux nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture, est inférieur ou égal à 5,1.
8. Garniture selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les nappes de fil extrêmes qui définissent entre elles l'épaisseur de la garniture possèdent chacune un nombre de lobes identique.
9. Garniture selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'au moins une des nappes de fil est constituée de fil imprégné réparti en formant une spirale.
10. Garniture selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente deux faces opposées définissant entre elles l'épaisseur de la garniture, une face dite de friction et une face dite de fixation, le fil agencé du côté de la face de fixation ayant une résistance à la traction supérieure au fil agencé du côté de la face de friction.
11. Garniture selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte deux types de fils imprégnés chacun d'une matrice et répartis en nappes.
12. Garniture selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle présente deux faces opposées définissant entre elles l'épaisseur de la garniture, une face dite de friction et une face dite de fixation, la matrice du fil agencé du côté de la face de fixation possédant des caractéristiques différentes de celles de la matrice du fil agencé du côté de la face de friction.
13. Garniture selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que, les nappes étant constituées de deux types de fil, ces deux types de fil sont mélangés suivant l'épaisseur de la garniture.
14. Procédé de fabrication d'une garniture de frottement comportant au moins une étape de formation de nappes d'au moins un fil imprégné lobé, de manière superposée suivant une forme générale sensiblement annulaire, au moins plusieurs nappes étant formées chacune en enroulant du fil imprégné réparti en formant plusieurs lobes consécutifs par tour de fil, caractérisé en ce que, lors de la formation des lobes d'une nappe de fil, le procédé comporte au moins une étape de modification du nombre de lobes par nappe et de l'angle de croisement des lobes dans chacune desdites nappes par rapport aux lobes d'une nappe déjà formée.
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