WO2009156700A2 - Garniture d'embrayage a sec procede de fabrication associe - Google Patents

Garniture d'embrayage a sec procede de fabrication associe Download PDF

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WO2009156700A2
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clutch
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radical polymerization
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Isabelle Alix
Philippe Pineda
Laurent Sanchez
Dominique Couraud
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Valeo Materiaux de Friction SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025—Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres

Definitions

  • the subject of the present invention is a dry clutch lining and an associated manufacturing method.
  • dry clutch means a transmission coupling member in a kinematic chain, for example to equip a motor vehicle, operating in the air.
  • a dry clutch comprises at least one reaction plate and at least one pressure plate, where each of these plates is connected in rotation directly or indirectly with a shaft of an engine, for example by means of a flywheel.
  • clutch disc rotatably connected to a shaft of a gearbox on at least one side of which is fixed a dry clutch lining.
  • This lining is intended to rub on at least one of the aforementioned trays to ensure continuity of the drive train and to allow transmission of the engine torque to the gearbox when the coupling between these bodies is longed for.
  • the usual dry clutch linings comprise a layer of friction material based on fibers mixed with at least one organic component. They are usually in the form of a ring. They can be coated with layers of other constituents, for example by anti-corrosion layers, dust-proof layers, reinforcement layers on a face opposite to the face intended to contact a reaction or pressure plate.
  • the kinematic transfer between two friction parts is directly related to the coefficient of friction, ⁇ , between these parts. This depends strongly on the surface condition of each of these pieces. In general, it is desired to obtain a coefficient of friction that is preferably high and as stable as possible over time in order to precisely control the kinematic chain.
  • DE 100 02 261 A1 proposes an acrylate-based coating comprising abrasive fillers, such as quartz, silica gel, silicates and ceramics in the form of oxides.
  • abrasive fillers such as quartz, silica gel, silicates and ceramics in the form of oxides.
  • the object of the present invention is to provide a dry clutch lining which does not have the aforementioned drawbacks and makes it possible to obtain at the same time a coefficient of friction which is rapidly raised and to avoid chatter.
  • This goal is achieved through a clutch lining to dry, to be fixed to a dry clutch support disc and to rub with a reaction plate or a pressure plate of said clutch, wherein said gasket comprises a layer of friction material based on fibers mixed with at least an organic component and at least one constituent capable of being electrostatically charged, and whose face intended to contact the reaction plate or the pressure plate is covered with a coating consisting of the following components, expressed as a percentage by weight : polymer obtained by radical polymerization, in particular photoinitiated polymerization, of pre-polymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters: from 90 to 100%; - abrasive fillers: less than or equal to 1%;
  • 'Constituent capable of being electrostatically charged means any component which is conductive or liable to retain electrical charges.
  • metal components for example in the form of fibers or powders, carbon charges, certain polymers having dipoles.
  • Unsaturated polyesters polyesters comprising unsaturated bonds, for example in the form of C-bonds or, for example, of ethylenic bonds.
  • abrasive loads means loads that may abrade the contact surface of a tray; these are loads of hard materials that lead to an increase in the coefficient of friction compared to a coating of the same composition which would be lacking.
  • lamellar charges loads whose structure of components consists of planes where the strength of the chemical bonds is much lower between planes compared to the strength of the bonds in these planes; such loads are likely to promote sliding and have a moderate effect on the coefficient of friction, or very little effect if their volume quantity in the material is less than 3%.
  • the amount of lamellar fillers expressed as a mass percentage of the coating, is less than or equal to 5%, or even less than or equal to 2%.
  • the amount of inert fillers is less than or equal to 5%, or even less than or equal to 2%.
  • the “fillers” are materials in the form of powders, the average size of which is for example between 1 and 50 ⁇ m, for example greater than 5 ⁇ m and / or less than 30 ⁇ m.
  • the selection of the components of the coating according to the invention makes it possible to obtain the desired properties and it is noted that this coating comprises very little or no abrasive load, unlike the coating according to DE 100 02 261 A1.
  • It may comprise a moderate amount of lamellar fillers and / or a relatively small amount of inert fillers.
  • These double bonds can then participate in a radical polymerization reaction, optionally in the presence of one or more co-polymerizable monomers.
  • co-polymerizable monomers include vinyl monomers such as styrene, vinyl toluene or vinyl acetate, acrylic monomers such as methyl methacrylate, or polyunsaturated monomers such as phthalate. of diallyl or triallyl cyanurate.
  • This radical polymerization reaction results in the establishment of bonds between unsaturated polyester chains, i.e., a crosslinked structure.
  • the polymer obtained by radical polymerization of Prepolymers described above is therefore a crosslinked polyester resin.
  • prepolymers comprising other reactive functions than those consisting of unsaturated polyesters may be mixed with prepolymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters to form the polymer obtained by radical polymerization of prepolymers comprising reactive functions. made of unsaturated polyesters.
  • prepolymers comprising acrylic reactive functional groups may be mixed with the prepolymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters and part of the polymerization reaction may be carried out between these two types of pre-polymers. polymers.
  • the polymerization reaction is mainly derived from the bonds that are established between the unsaturated polyester chains to form the polymer obtained by radical polymerization of pre-polymers comprising reactive functional groups made of unsaturated polyesters according to the invention.
  • the initiation of the radical polymerization of the double bonds contained in the unsaturated polyesters can be carried out using any radical initiator known to those skilled in the art, this initiator is preferably chosen from among the photoinitiator initiators.
  • activatable that is to say the radical polymerization of unsaturated prepolymers is preferably a photoinitiated radical polymerization.
  • Such crosslinked polyester resins are known for a person skilled in the art.
  • Orthophthalic resins containing units derived from acid or orthophthalic anhydride
  • isophthalic resins containing units derived from acid or orthophthalic anhydride
  • terephthalic resins containing units derived from terephthalic acid or anhydride
  • methyl methacrylate resins crosslinked in the presence of methyl methacrylate
  • tetrachlorophthalic anhydride resins resins containing units derived from tetrachlorophthalic anhydride
  • chlorinated diol resins or bromine resins containing units derived from chlorinated or brominated diols.
  • a lining according to the invention may further comprise one or more of the following optional features, considered individually or according to all possible combinations:
  • the pre-polymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters are chosen, alone or in combination, from the list consisting of the following components: orthophthalic resins; isophthalic resins; methyl methacrylate resins; terephthalic resins; tetrachlorophthalic anhydride resins; chlorinated or brominated diol resins; the polymer obtained by photoinitiated radical polymerization of prepolymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyester is combined with prepolymers lacking reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters, for example chosen, alone or in combination, from the list; consisting of the following components: polyurethane resins, especially with vinyl ether functions and / or with vinyl ester functions; polyester resins, especially polyester acrylates; epoxy resins; polyimide resins; the coating has a glass transition temperature T g , of between 60 ° C.
  • the coating has infra-red absorption bands whose absorption maxima lie between 1700 and 1800 cm- 1 and between 700 and 750 cm- 1 ;
  • the abrasive fillers are chosen, alone or in combination, from the list consisting of the following compounds: Al 2 O 3 ; SiO 2 ; SiC; BaSO 4 ; ZrSiO 4 ; CeO 2 ; iron oxides; the presence of abrasive fillers has the effect of making the coating more rubbing;
  • the lamellar fillers are chosen, alone or in combination, from the list consisting of the following compounds: graphite; phylosilicates (including talc); MoS 2 ;
  • the inert fillers are chosen, alone or in combination, from the list consisting of the following compounds: organic and / or inorganic pigments, for example Ti
  • the thickness of the coating is between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, for example greater than or equal to 20 ⁇ m, and / or for example less than or equal to 60 ⁇ m.
  • the invention also relates to a dry clutch comprising a reaction plate and a pressure plate comprising at least one dry clutch lining according to the invention and specified above.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a dry clutch lining, intended to be fixed on a support disk of a dry clutch and to rubbing with a reaction plate or a pressure plate of said clutch, which comprises the following steps:
  • step 2) of coating by a mixture comprises the following sub-steps:
  • the radical polymerization step 2c) may be preceded by a pre-polymer melting step, obtained in particular by infra-red heating.
  • the powders of stage 2a) have a median diameter of between 20 and 50 ⁇ m. It is noted that several faces, or even all, of a lining according to the invention can be coated with the coating mentioned. This advantageously results in a dust-proof coating.
  • Mixtures of two component compositions according to the invention have been supplied in the form of powders with a median diameter of between 20 and 50 ⁇ m.
  • a mixture is then called according to the first composition "COMPO 1" and a mixture according to the second composition "COMPO 2".
  • the first composition "COMPO 1" comprises polyesters-acrylates and polyurethanes.
  • the second composition "COMPO 2" comprises polyesters-acrylates.
  • Friction F820 DS as well as commercial reference F830 DS.
  • the electrostatic powdering can be performed using electrostatic or triboelectric guns.
  • the powder particles are pneumatically transported from a reservoir to the gun where they acquire electrostatic charge by friction on a suitable material or in contact with a "corona" discharge electrode which operates at a potential of about 10 to 100 kV.
  • the particles thus projected adhere to the substrate by electrostatic interactions.
  • the coated surface of said powders is then heated by Infra Red, so as to melt the powders.
  • Samples corresponding to a comparative example were made according to the teaching of DE 100 02 261 A1 with an acrylic lacquer containing abrasive fillers, called "LACRY” deposited on clutch lining without coating, F820DS and F830DS.
  • Figures 1 to 8 represent the variation of different parameters measured with examples according to the invention and comparative examples.
  • the curves represented with the same numerical references correspond to identical curves.
  • Figures 1 to 3 show Infra Red (IR) spectra obtained by measuring clad fragments extracted from the surface of the lining samples manufactured above.
  • IR Infra Red
  • FIG. 1 corresponds to an IR spectrum, 10, of a sample according to the invention, obtained with a "COMPO 1" type coating.
  • FIG. 2 corresponds to an IR spectrum, 20, of a sample according to the invention, obtained with a coating of "COMPO 2" type.
  • FIG. 3 corresponds to an IR spectrum, 30, of a sample of a comparative example obtained with a "LACRY” type coating.
  • the spectra 10 and 20 are very similar and include each of the IR absorption bands whose absorption maxima lie one hand between 1700 and 1800 cm "1, particularly around 1710 to 1720 cm" 1 , and on the other hand lie between 700 and 750 cm -1 , especially around 725 cm -1 .
  • IR absorption bands whose absorption maxima are between 820 and 880 cm -1 and between 1010 and 1050 cm -1 .
  • the IR spectrum, 30, is very significantly different from the two previous ones, and in particular does not reveal an IR absorption band whose maxima is between 700 and 750 cm -1, without wishing to be bound to any scientific theory. It may be thought that for the coating according to the invention, obtained by photoinitiated radical polymerization of prepolymers comprising reactive functional groups consisting of unsaturated polyesters, the characteristic bands are as follows: between 1700 and 1800 cm ⁇ : unsaturated carbonyl groups between 700 and 750 cm 1 , especially around
  • the coatings of the examples according to the invention have a glass transition temperature, Tg, of between 60 ° C. and 100 ° C.
  • the glass transition temperature is measured by analysis with a differential scanning calorimeter
  • the free surface of the sample coating obtained with "LACRY" is smooth and the interface between the coating and the friction material is substantially flat.
  • Figures 4 and 5 show the evolution of the coefficient of friction with linings according to the invention and with comparative examples.
  • the conditions for measuring the friction correspond to simulations of starts during the running-in phase of the clutch lining.
  • the coefficient of friction, ⁇ is measured as a function of the number of engagement cycles, N.
  • the commitments are made at low energy, substantially at 15 kJ, and at low temperature, substantially at 60 0 C.
  • fat is deposited on the surface of against-materials on which rub trim.
  • the presence of grease is commonly used to protect the materials of the trays, forming counter-materials, from corrosion. In the examples reported, it was applied around 1 mg / cm 2 of fat on the counter material.
  • FIG. 4 shows the evolution of the coefficient of friction under the conditions mentioned above, for samples according to the invention, EX 1 in curve 14 and EX 2 in curve 15, and for a comparative sample EC 1 in FIG. curve 44. It can be seen that the uncoated sample EC1, 44 has a low coefficient of friction for more than 100 engagements while the samples according to the invention, EX1, 14 and EX2, 15, make it possible to reach coefficients of friction greater than 0.25 from no more than 10 commitments.
  • FIG. 5 shows the evolution of the coefficient of friction under the conditions mentioned above for samples according to the invention of different composition and of the same thickness, EX 1 in curve 14 and EX 3 in curve 24 and for the sample comparative EC1 curve 44.
  • Figures 6 to 8 relate to vehicle grazing measurements.
  • An operator trained to characterize the chatter of a clutch on a vehicle, assigns a "comfort rating", ranging from 4 to 8, where 8 corresponds to a sensation of great comfort and 4 to a feeling of bad comfort.
  • the test is performed both on a flat track in order to simulate current starts and on a track inclined by 12% to simulate severe starting conditions.
  • a plurality of commitments is made at different engine speeds, for example at idle, at 1000 rpm, 1200 rpm.
  • Commitments are also made to variable torque, ranging from low to medium and maximum torque close to the limit of wheel slip.
  • Commitments are made in first, second and reverse gear. The operator is thus likely to assign a comfort rating to discern the grazing ability of a clutch.
  • the grazing measures are represented as a distribution of the ratings assigned under the different test conditions, ranging from 0 to 100%.
  • FIG. 6 represents a grazing measurement for a packing according to the invention, EX1, graph 16, compared with a comparative example of packing F820DS without coating EC1, graph 46.
  • the roughness of the counter material is strong, with Ra between 4 and 6 ⁇ m. It is found that in about 10% of cases, comfort is considered very bad (score of 4) with ECl, average in about 10% of cases (score of 6) and good or very good in the rest of the cases (score of 7). or 8). With a liner according to the invention, there are no more cases where comfort is noted very bad.
  • FIG. 7 represents a chatter measurement for a packing according to the invention, EX1, graph 17, compared to a comparative example of packing F820DS devoid of coating EC1, graph 47.
  • the roughness of the counter material is low, with Ra less than 1 ⁇ m.
  • the comfort is improved with a filling according to the invention, EX1 in comparison with trim F820DS without coating ECl. In more than 80% of cases, the comfort is considered good or very good with a filling according to the invention, EXl.
  • FIG. 8 represents a chatter measurement for a lining according to the invention EX4, graph 18, a lining with a coating of the "LACRY” type, EC2, graph 38 and a linerless lining EC3, graph 48.
  • the material against is of low roughness, with Ra less than 1 micron.
  • an uncoated F830 DS liner, EC3, 48 exhibits in these conditions an average grazing behavior and that this behavior is markedly improved with such a lining coated according to the invention EX4, 18.
  • a coating according to the invention makes it possible both to rapidly obtain friction coefficients that prevent slippage and are stable, while avoiding the phenomena of chatter.
  • a clutch lining comprising the lining according to the invention is therefore particularly suitable for meeting the design requirements of an efficient and comfortable clutch.

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Abstract

Garniture d'embrayage à sec comprenant une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique et au moins un constituant susceptible d'être chargé électrostatiquement, et dont au moins une face est recouverte d'un revêtement constitué des composants suivants, exprimés en pourcentage massique : polymère obtenu par polymérisation radicalaire, notamment photo-amorcée, de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés : de 90 à 100%; - charges abrasives : inférieur ou égal à 1%; - charges lamellaires : inférieur ou égal à 10%; - charges inertes : inférieur ou égal à 10%.

Description

GARNITURE D'EMBRAYAGE A SEC PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
La présente invention a pour objet une garniture d'embrayage à sec et un procédé de fabrication associé.
On entend par « embrayage à sec », un organe de couplage de transmission dans une chaîne cinématique, par exemple pour équiper un véhicule automobile, fonctionnant dans l'air. De manière usuelle un embrayage à sec comprend au moins un plateau de réaction et au moins un plateau de pression, où chacun de ces plateaux est relié en rotation directement ou indirectement avec un arbre d'un moteur, par exemple par le biais d'un volant moteur. On dispose de manière connue entre ces plateaux un disque, dénommé disque d'embrayage relié en rotation avec un arbre d'une boîte de vitesse sur au moins une face duquel est fixée une garniture d'embrayage à sec. Cette garniture est destinée à frotter sur au moins l'un des plateaux ci-dessus mentionnés afin d'assurer une continuité de la chaîne cinématique et de permettre la transmission du couple du moteur vers la boîte de vitesse quand l'accouplement entre ces organes est désiré.
De manière connue en soi, les garnitures d'embrayage à sec usuelles comprennent une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique. Elles se présentent en général sous la forme d'un anneau. Elles peuvent être revêtues par des couches d'autres constituants, par exemple par des couches anticorrosion, des couches anti-poussière, des couches de renfort sur une face opposée à la face destinée à contacter un plateau de réaction ou de pression. Le transfert cinématique entre deux pièces en frottement est en relation directe avec le coefficient de frottement, μ, entre ces pièces. Celui-ci dépend fortement de l'état de surface de chacune de ces pièces. On souhaite en général obtenir un coefficient de frottement de préférence élevé et le plus stable possible au cours du temps, afin de contrôler précisément la chaîne cinématique.
On note cependant que les garnitures d'embrayage à sec usuelles conduisent à des coefficients de frottement dont la valeur désirée n'est atteinte qu'après une première usure de la surface de la face destinée à contacter le plateau de pression ou de réaction, c'est-à-dire après qu'un nombre significatif d'engagements de l'embrayage aient eu lieu. A titre d'exemple, on peut citer des garnitures usuelles où l'on constate que le coefficient de frottement croît légèrement à chaque engagement et atteint une valeur stable après plus de 100 engagements de l'embrayage. On atteint seulement alors un niveau de frottement satisfaisant pour la transmission du couple. Parmi les problèmes rencontrés avec des embrayages équipés de garnitures traditionnelles, on peut noter des risques de patinage avec le matériau de friction, par exemple quand l'embrayage est protégé par un film gras pour limiter la corrosion des plateaux en fonte ; on note également qu' il existe des risques de détérioration des couches déposées sur les garnitures d'embrayage montées sur un véhicule neuf car ceux-ci sont en général soumis à des démarrages sévères, notamment quand ils sont disposés sur des véhicules transporteurs à plusieurs étages et on constate même dans certain cas des brûlures de la garniture .
Afin de remédier à ces inconvénients, il a été proposé de disposer un revêtement sur la face de la couche du matériau de friction, destinée à contacter un plateau de réaction ou de pression.
A titre d'exemple, le document DE 100 02 261 Al propose un revêtement à base d' acrylate comprenant des charges abrasives, telles que quartz, gel de silice, silicates, céramiques sous forme d'oxydes.
On constate qu'un tel revêtement permet d'augmenter très rapidement le coefficient de frottement et qu'une valeur supérieure à une valeur obtenue avec un même matériau sans revêtement est atteinte après environ 10 à
50 engagements.
Ce revêtement, bien qu'avantageux du point de vue de la stabilité et de la valeur du coefficient de frottement, présente néanmoins des inconvénients. En effet, il a été constaté qu'un embrayage comprenant une garniture d'embrayage, dont la face destinée à contacter le plateau de réaction ou de pression est ainsi revêtue, conduit à un « broutement » indésirable. On entend par « broutement », la génération d' à-coups qui sont ressentis comme très inconfortables par le conducteur. On attribue en général le broutement à un collage entre la garniture et un plateau. Ce type de défaut subsiste en général jusqu'à la fin de la période de rodage de la garniture, qui peut être relativement longue et correspondre à entre 5 000 et 10 000 engagements de 1' embrayage .
Le but de la présente invention est d'offrir une garniture d'embrayage à sec qui ne présente pas les inconvénients précités et permette d'obtenir tout à la fois un coefficient de frottement rapidement élevé et d'éviter le broutement.
Ce but est atteint grâce à une garniture d'embrayage à sec, destinée à être fixée sur un disque support d'un embrayage à sec et à frotter avec un plateau de réaction ou un plateau de pression dudit embrayage, où ladite garniture comprend une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique et d'au moins un constituant susceptible d'être chargé électro-statiquement, et dont la face destinée à contacter le plateau de réaction ou le plateau de pression est recouverte d'un revêtement constitué des composants suivants, exprimés en pourcentage massique : polymère obtenu par polymérisation radicalaire, notamment photo-amorcée, de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés : de 90 à 100% ; - charges abrasives : inférieur ou égal à 1% ;
- charges lamellaires : inférieur ou égal à 10% ;
- charges inertes : inférieur ou égal à 10%.
Les inventeurs ont pu en effet constater qu'une telle garniture conduisait à un coefficient de frottement rapidement élevé et qu'un embrayage ainsi équipé ne présentait pas de broutement . En outre, la valeur du coefficient de frottement obtenue est supérieure à celle obtenue avec une garniture dépourvue d'un tel revêtement.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par :
« constituant susceptible d'être chargé électro- statiquement » tout composant conducteur ou susceptible de retenir des charges électriques. A titre d'exemple, on cite les composants métalliques, par exemple sous forme de fibres ou de poudres, les charges de carbone, certains polymères ayant des dipôles. - « polyesters insaturés », des polyesters comprenant des liaisons insaturées, par exemple sous la forme de doubles liaisons C, ou par exemple de liaisons éthyléniques . - « charges abrasives », des charges susceptibles d' abraser la surface de contact d'un plateau ; il s'agit de charges de matériaux durs qui conduisent à une augmentation du coefficient de frottement en comparaison à un revêtement de même composition qui en serait dépourvu. - « charges lamellaires », des charges dont la structure des composants est constituée de plans où la force des liaisons chimiques est très inférieure entre plans comparée à la force des liaisons dans ces plans ; de telles charges sont susceptibles de favoriser le glissement et ont un effet modéré sur le coefficient de frottement, voire très peu d'effet si leur quantité volumique dans le matériau est inférieure à 3 %. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la quantité de charges lamellaires, exprimée en pourcentage massique du revêtement, est inférieure ou égale à 5 %, voire inférieure ou égale à 2 %.
« charges inertes », des charges différentes des précédentes, qui sont sans effet sur le coefficient de frottement et n'ont pas de rôle sur le glissement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la quantité de charges inertes, exprimée en pourcentage massique du revêtement, est inférieure ou égale à 5 %, voire inférieure ou égale à 2 % .
Selon l'invention, les « charges » sont des matériaux sous forme de poudres, dont la dimension moyenne est par exemple comprise entre 1 et 50 μm, par exemple supérieure à 5 μm et/ou inférieure à 30 μm. La sélection des composants du revêtement selon l'invention permet d'obtenir les propriétés recherchées et on remarque que ce revêtement comprend très peu, voire pas, de charges abrasives, à la différence du revêtement selon DE 100 02 261 Al.
Il peut comprendre une quantité modérée de charges lamellaires et/ou une quantité relativement faible de charges inertes.
Les « pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés » sont des résines polyesters non réticulées, généralement linéaires, comportant à la fois des doubles liaisons C=C et des fonctions ester. Ils sont généralement obtenus par polycondensation d' au moins un diacide ou anhydride insaturé, par exemple l'anhydride maléique, d'un deuxième diacide ou anhydride (isophtalique, orthophtalique, téréphtalique, tétrachlorophtalique) et d'au moins un diol et/ou diépoxyde. La polycondensation de ces monomères est réalisée dans des conditions permettant de préserver les doubles liaisons C=C introduites par l'acide ou l'anhydride insaturé. Ces doubles liaisons peuvent ensuite participer à une réaction de polymérisation radicalaire, éventuellement en présence d'un ou plusieurs monomères co-polymérisables . On peut citer à titre d'exemples de tels monomères co- polymérisables les monomères vinyliques tels que le styrène, le vinyltoluène ou l'acétate de vinyle, les monomères acryliques tels que le méthacrylate de méthyle, ou encore les monomères polyinsaturés tels que le phtalate de diallyle ou le cyanurate de triallyle. Cette réaction de polymérisation radicalaire aboutit à l'établissement de liaisons entre les chaînes de polyester insaturé, c'est-à- dire à une structure réticulée.
Le polymère obtenu par polymérisation radicalaire des pré-polymères décrits ci-dessus est par conséquent une résine polyester réticulée.
Il va de soi que d'autres liaisons que celles qui s'établissent entre les chaînes de polyester insaturé peuvent se former au cours de la réaction de polymérisation. Selon un mode de réalisation, des prépolymères comprenant d' autres fonctions réactives que celles constituées de polyesters insaturés peuvent être mélangés avec des pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés pour former le polymère obtenu par polymérisation radicalaire de prépolymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés. A titre d'exemple, des pré-polymères comprenant des fonctions réactives acryliques peuvent être mélangés avec les pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés et une partie de la réaction de polymérisation peut s'effectuer entre ces deux types de pré-polymères. Il convient néanmoins de noter que la réaction de polymérisation est majoritairement issue des liaisons qui s'établissent entre les chaînes de polyester insaturé pour former le polymère obtenu par polymérisation radicalaire de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés selon l'invention. Bien que l'amorçage de la polymérisation radicalaire des doubles liaisons contenues dans les polyesters insaturés puisse se faire à l'aide de n'importe quel amorceur radicalaire connu par l'homme du métier, on choisit de préférence cet amorceur parmi les amorceurs photo-activables, autrement dit la polymérisation radicalaire des pré-polymères insaturés est de préférence une polymérisation radicalaire photo-amorcée .
De telles résines polyester réticulées sont connues pour un homme du métier. On peut citer à titre d'exemple les résines orthophtaliques (contenant des motifs dérivés d'acide ou d'anhydride orthophtalique) , les résines isophtaliques (contenant des motifs dérivés d'acide ou d'anhydride orthophtalique), les résines téréphtaliques (contenant des motifs dérivés d'acide ou d'anhydride téréphtalique) , les résines au méthacrylate de méthyle (réticulée en présence de méthacrylate de méthyle) , les résines anhydride tétrachlorophtalique (résines contenant des motifs dérivés d'anhydride tétrachlorophtalique) et les résines de type diol chloré ou brome (résines contenant des motifs dérivés de diols chlorés ou bromes) .
Une garniture selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :
- les pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés sont choisis, seuls ou en combinaison, parmi la liste constituée des composants suivants : résines orthophtaliques ; résines isophtaliques ; résines au méthyle-méthacrylate ; résines téréphtaliques ; résines anhydride tétrachlorophtalique ; résines de type diol chloré ou brome ; - le polymère obtenu par polymérisation radicalaire photo-amorcée de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyester insaturé est combiné avec des pré-polymères dépourvus de fonctions réactives constituées de polyesters insaturés, par exemple choisis, seuls ou en combinaison, parmi la liste constituée des composants suivants : résines polyuréthanes, notamment avec des fonctions vinyl-éther et/ou avec des fonctions vinyl- ester ; résines polyesters, notamment polyester acrylates ; résines époxy ; résines polyimides ; le revêtement a une température de transition vitreuse Tg, comprise entre 600C et 1000C, par exemple supérieure ou égale à 700C, voire par exemple supérieure ou égale à 75°C et/ou par exemple inférieure ou égale à 85°C ; le revêtement présente des bandes d' absorption en Infra-Rouge dont les maxima d'absorption se situent d'une part entre 1700 et 1800 cm"1 et d'autre part entre 700 et 750 cm"1 ; - les charges abrasives sont choisies, seules ou en combinaison, parmi la liste constituée des composés suivants : Al2O3 ; SiO2 ; SiC ; BaSO4 ; ZrSiO4 ; CeO2 ; oxydes de fer ; la présence de charges abrasives a pour effet de rendre le revêtement plus frottant ; - les charges lamellaires sont choisies, seules ou en combinaison, parmi la liste constituée des composés suivants : graphite ; phylosilicates (dont talc) ; MoS2 ; les charges inertes sont choisies, seules ou en combinaison, parmi la liste constituée des composés suivants : pigments organiques et/ou inorganiques, par exemple TiO2 ; zéolithes ; charbon actif ;
- l'épaisseur du revêtement est comprise entre 10 μm et 100 μm, par exemple supérieure ou égale à 20 μm, et/ou par exemple inférieure ou égale à 60 μm. L' invention vise également un embrayage à sec comprenant un plateau de réaction et un plateau de pression comprenant au moins une garniture d'embrayage à sec selon l'invention et spécifiée ci-dessus.
L' invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une garniture d'embrayage à sec, destinée à être fixée sur un disque support d'un embrayage à sec et à frotter avec un plateau de réaction ou un plateau de pression dudit embrayage, qui comprend les étapes suivantes :
1) approvisionnement d'une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique et d'au moins un constituant susceptible d'être chargé électro-statiquement, ladite couche de matériau de friction comprenant une face destinée à contacter le plateau de réaction ou le plateau de pression et étant par exemple sous la forme d'un anneau ;
2) revêtement d'au moins ladite face par un mélange des composants suivants, exprimés en pourcentage massique : polymère obtenu par polymérisation radicalaire, notamment photo-amorcée, de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés : de 90 à 100% ;
- charges abrasives : inférieur ou égal à 1% ;
- charges lamellaires : inférieur ou égal à 10% ;
- charges inertes : inférieur ou égal à 10%. II va de soi que les terminologies et les exemples utilisés dans le cadre de la garniture d'embrayage selon l'invention sont transposables à ceux relatifs au procédé ci-dessus .
Selon un mode de réalisation dudit procédé, l'étape 2) de revêtement par un mélange comprend les sous étapes suivantes :
2a) approvisionnement d'une poudre sèche comprenant les composants mentionnés,
2b) pulvérisation par poudrage électrostatique de ladite poudre sur au moins la face à revêtir, 2c) polymérisation radicalaire des pré-polymères, de préférence par polymérisation radicalaire photo-amorcée, notamment par Ultra-Violet.
De manière avantageuse, l'étape 2c) de polymérisation radicalaire peut être précédée d'une étape de fusion des pré-polymères, obtenue notamment par chauffage Infra-Rouge.
Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, les poudres de l'étape 2a) ont un diamètre médian compris entre 20 et 50 μm. On note que plusieurs faces, voire l'ensemble, d'une garniture selon l'invention peuvent être revêtues avec le revêtement mentionné. Il en résulte avantageusement un revêtement anti-poussière.
La présente invention est maintenant illustrée par des exemples non limitatifs.
Des mélanges de deux compositions de composants selon l'invention ont été approvisionnés sous la forme de poudres de diamètre médian compris entre 20 et 50 μm.
On appelle par la suite un mélange selon la première composition « COMPO 1 » et un mélange selon la seconde composition « COMPO 2 ».
La première composition « COMPO 1 » comprend des polyesters-acrylates et des polyuréthanes .
La seconde composition « COMPO 2 » comprend des polyesters-acrylates.
Ces poudres ont été projetées par poudrage électrostatique sur des garnitures d'embrayage dépourvues de revêtement, de référence commerciale Valeo Matériaux de
Friction F820 DS, ainsi que de référence commerciale F830 DS.
On note que le poudrage électrostatique peut être réalisé à l'aide de pistolets électrostatiques ou triboélectriques . Les particules de poudre sont transportées par voie pneumatique d'un réservoir vers le pistolet où elles acquièrent une charge électrostatique par friction sur un matériau adéquat ou au contact d'une électrode à décharge « corona » qui opère à un potentiel d'environ 10 à 100 kV.
Les particules ainsi projetées adhèrent au substrat par interactions électrostatiques.
La face revêtue desdites poudres est ensuite chauffée par Infra Rouge, de manière à faire fondre les poudres.
Ces derniers sont ensuite polymérisés grâce à un faisceau Ultra Violet.
Des échantillons correspondant à un exemple comparatif ont été réalisés selon l'enseignement de DE 100 02 261 Al avec une laque acrylique contenant des charges abrasives, dites « LACRY » déposée sur des garnitures d' embrayage dépourvue de revêtement, F820DS et F830DS.
Des garnitures d'embrayage F820DS et F830DS, dépourvues de revêtement, ont également été utilisées comme exemple comparatif.
Les exemples présentés par la suite, en relation avec les figures annexées, correspondent à des garnitures d'embrayages réalisées selon le tableau 1 ci-dessous.
Type de Revêtement garniture
COMPO 1 COMPO 2 LACRY aucun
30 μm 50 μm 30 μm
F820 DS EX 1 EX 2 EX 3 EC 1
F830 DS EX 4 EC 2 EC 3
Tableau 1 Les exemples notés « EX » correspondent à des exemples selon l'invention.
Les exemples notés « EC » correspondent à des exemples comparatifs . Les figures 1 à 8 jointes représentent la variation de différents paramètres mesurés avec des exemples selon l'invention et des exemples comparatifs. Les courbes représentées avec les mêmes références numériques correspondent à des courbes identiques. Les figures 1 à 3 représentent des spectres Infra Rouge (IR) obtenus en mesurant des fragments de revêtements extraits de la surface des échantillons de garnitures fabriqués ci-dessus.
La figure 1 correspond à un spectre IR, 10, d'un échantillon selon l'invention, obtenu avec un revêtement de type « COMPO 1 ».
La figure 2 correspond à un spectre IR, 20, d'un échantillon selon l'invention, obtenu avec un revêtement de type « COMPO 2 ». La figure 3 correspond à un spectre IR, 30, d'un échantillon d'un exemple comparatif obtenu avec un revêtement de type « LACRY ».
On note que les spectres 10 et 20 présentent de grandes similitudes et notamment comprennent chacun des bandes d'absorption IR dont les maxima d'absorption se situent d'une part entre 1700 et 1800 cm"1, notamment autour de 1710 à 1720 cm"1, et d'autre part se situent entre 700 et 750 cm"1, notamment autour de 725 cm"1.
On note également la présence de bandes d' absorption IR dont les maxima d'absorption se situent entre 820 et 880 cm"1, ainsi qu'entre 1010 et 1050 cm"1. Le spectre IR, 30, est très significativement différent des deux précédents, et ne fait notamment pas apparaître de bande d'absorption IR dont le maxima se situe entre 700 et 750 cm"1. Sans vouloir être lié à une quelconque théorie scientifique, on peut penser que pour le revêtement selon l'invention, obtenu par polymérisation radicalaire photo- amorcée de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés, les bandes caractéristiques sont les suivantes : entre 1700 et 1800 cm λ : groupements carbonyles insaturés entre 700 et 750 cm 1, notamment autour de
725 cm : enchaînements - (CH2) n~ t avec n ≥ 4. On constate en outre que les spectres IR des poudres avant polymérisation est proche de celui des revêtements selon l'invention, obtenus avec ces poudres et après polymérisation radicalaire photo-amorcée .
Les revêtements des exemples selon l'invention ont une température de transition vitreuse, Tg, comprise entre 600C et 1000C.
La température de transition vitreuse est mesurée par analyse avec un calorimètre différentiel à balayage
(« DSC » pour Différential Scanning Calorimetry) de fragments de revêtement extraits de la surface des échantillons de garniture selon l'invention.
On a mesuré : pour un revêtement obtenu avec « COMPO 1 » : Tg = 78°C - pour un revêtement obtenu avec « COMPO 2 » : Tg = 64°C Des observations par microscope électronique à balayage (MEB) ont été effectuées pour caractériser le revêtement déposé sur le matériau de friction.
La surface libre du revêtement de l'échantillon obtenu avec « LACRY » est lisse et l'interface entre le revêtement et le matériau de friction est sensiblement plate.
Les surfaces libres des revêtements selon l'invention des échantillons obtenus avec « COMPO 1 » et avec « COMPO 2 » sont rugueuses et l'interface entre ces revêtements et le matériau de friction est irrégulière et on note que ces revêtements ont pénétré dans les porosités à la surface du matériau de friction.
Les figures 4 et 5 représentent l'évolution du coefficient de frottement avec des garnitures selon l'invention et avec des exemples comparatifs.
Les conditions de mesure du frottement correspondent à des simulations de démarrages pendant la phase de rodage de la garniture d'embrayage. On mesure le coefficient de frottement, μ, en fonction du nombre de cycles d'engagement, N. La garniture est neuve pour N = 0. Les engagements se font à basse énergie, sensiblement à 15 kJ, et à basse température, sensiblement à 600C. De la graisse est déposée sur la surface des contre-matériaux sur lesquels viennent frotter les garnitures. La présence de graisse est utilisée couramment pour protéger les matériaux des plateaux, formant contre-matériaux, de la corrosion. Dans les exemples reportés, on a appliqué autour de 1 mg/cm2 de graisse sur le contre matériau.
La présence de graisse conduit à un effet non désiré que l'on qualifie de « patinage », où le coefficient de frottement est faible, typiquement moins de 0,2, ce qui ne permet pas une bonne transmission du couple. On a représenté en figure 4, l'évolution du coefficient de frottement dans les conditions ci-dessus mentionnées, pour des échantillons selon l'invention, EX 1 en courbe 14 et EX 2 en courbe 15, et pour un échantillon comparatif EC 1 en courbe 44. On voit que l'échantillon sans revêtement ECl, 44 présente un faible coefficient de frottement pendant plus de 100 engagements alors que les échantillons selon l'invention, EXl, 14 et EX2, 15, permettent d'atteindre des coefficients de frottement supérieurs à 0,25 dès au plus 10 engagements. On constate qu'on atteint plus rapidement et avantageusement un coefficient de frottement supérieur ou égal à 0,30 avec un revêtement selon l'invention de 50 μm (EX2, 15) qu'avec un revêtement selon l'invention de 30 μm (EXl, 14) . Grâce à un revêtement selon l'invention, on obtient rapidement un coefficient de friction satisfaisant et relativement stable .
On a représenté en figure 5, l'évolution du coefficient de frottement dans les conditions ci-dessus mentionnées pour des échantillons selon l'invention de composition différente et de même épaisseur, EXl en courbe 14 et EX3 en courbe 24 et pour l'échantillon comparatif ECl en courbe 44.
On constate que des revêtements obtenus à partir de « COMPO 2 » permettent également de limiter le patinage et d' obtenir rapidement des coefficients de friction supérieurs à 0,20.
Les figures 6 à 8 se rapportent à des mesures de broutement sur véhicule. Un opérateur, formé pour caractériser le broutement d'un embrayage sur véhicule, attribue une « note de confort », s' échelonnant de 4 à 8, où 8 correspond à un ressenti de grand confort et 4 à un ressenti de confort mauvais. Pour une garniture donnée, l'essai s'effectue à la fois sur une piste plane afin de simuler des démarrages courants et sur une piste inclinée de 12% pour simuler des conditions de démarrage sévères. Une pluralité d'engagements est réalisée à différents régimes moteurs, par exemple au ralenti, à 1000 tours / mn, 1200 tours /mn . Les engagements sont également effectués à couple variable, allant de faible à moyen et à un couple maximum proche de la limite de patinage des roues. Les engagements sont réalisés en première, seconde vitesse et en marche arrière. L'opérateur est ainsi susceptible d'attribuer une note de confort permettant de discerner l'aptitude au broutement d'un embrayage. On représente les mesures de broutement sous la forme d'une répartition des notes attribuées dans les différentes conditions d'essais, s' échelonnant de 0 à 100%.
La figure 6 représente une mesure de broutement pour une garniture selon l'invention, EXl, graphe 16, comparé à un exemple comparatif de garniture F820DS dépourvu de revêtement ECl, graphe 46. Pour cet essai, la rugosité du contre matériau est forte, avec Ra compris entre 4 et 6 μm. On constate que dans environ 10% des cas, le confort est jugé très mauvais (note de 4) avec ECl, moyen dans environ 10% des cas (note de 6) et bon ou très bon dans le reste des cas (notes de 7 ou 8) . Avec une garniture selon l'invention, on ne constate plus de cas où le confort est noté très mauvais.
La figure 7 représente une mesure de broutement pour une garniture selon l'invention, EXl, graphe 17, comparé à un exemple comparatif de garniture F820DS dépourvu de revêtement ECl, graphe 47. Pour cet essai, la rugosité du contre matériau est faible, avec Ra inférieur à 1 μm. On constate également que le confort est amélioré avec une garniture selon l'invention, EXl en comparaison d'avec garniture F820DS dépourvu de revêtement ECl. Dans plus de 80% des cas, le confort est jugé bon ou très bon avec une garniture selon l'invention, EXl.
La figure 8 représente une mesure de broutement pour une garniture selon l'invention EX4, graphe 18, une garniture avec un revêtement de type « LACRY », EC2, graphe 38 et une garniture dépourvue de revêtement EC3, graphe 48. Pour ces essais, le contre matériau est de rugosité faible, avec Ra inférieure à 1 μm. On constate qu'une garniture F830 DS sans revêtement, EC3, 48, présente dans ces conditions un comportement au broutement moyen et que ce comportement est nettement amélioré avec une telle garniture revêtue selon l'invention EX4, 18. A l'opposé on constate que la présence d'un revêtement de type « LACRY » dégrade très sensiblement le confort et que dans environ 10% des cas, le confort est perçu comme mauvais.
A la différence d'un revêtement à base de composants de type « LACRY », un revêtement selon l'invention permet tout à la fois d'obtenir rapidement des coefficients de frottement qui évitent le patinage et sont stables, tout en évitant les phénomènes de broutement.
Une garniture d'embrayage comprenant le revêtement selon l'invention est donc particulièrement adaptée pour répondre aux exigences de conception d'un embrayage efficace et confortable.
L' invention ne se limite pas aux exemples de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative, et englobant tout mode de réalisation équivalent .

Claims

REVENDICATIONS
1. Garniture d'embrayage à sec, destinée à être fixée sur un disque support d'un embrayage à sec et à frotter avec un plateau de réaction ou un plateau de pression dudit embrayage, où ladite garniture comprend une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique et d'au moins un constituant susceptible d'être chargé électrostatiquement, et dont la face destinée à contacter le plateau de réaction ou le plateau de pression est recouverte d'un revêtement, caractérisé en ce que le revêtement est constitué des composants suivants, exprimés en pourcentage massique :
- polymère obtenu par polymérisation radicalaire de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés : de 90 à 100% ;
- charges abrasives : inférieur ou égal à 1% ;
- charges lamellaires : inférieur ou égal à 10% ;
- charges inertes : inférieur ou égal à 10%.
2. Garniture d'embrayage selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la polymérisation radicalaire des pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés est une polymérisation radicalaire photo-amorcée .
3. Garniture d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le polymère obtenu par polymérisation radicalaire de prépolymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyester insaturé est combiné avec des pré-polymères dépourvus de fonctions réactives constituées de polyesters insaturés, par exemple choisis, seuls ou en combinaison, parmi la liste constituée des composants suivants : résines polyuréthanes, notamment avec des fonctions vinyl-éther et/ou avec des fonctions vinyl-ester ; résines polyesters, notamment polyester acrylates ; résines époxy ; résines polyimides.
4. Garniture d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le revêtement a une température de transition vitreuse Tg, comprise entre 600C et 1000C, par exemple supérieure ou égale à 700C, voire par exemple supérieure ou égale à 75°C et/ou par exemple inférieure ou égale à 85°C.
5. Garniture d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le revêtement présente des bandes d' absorption en Infra-Rouge dont les maxima d'absorption se situent d'une part entre 1700 et 1800 cm"1 et d'autre part entre 700 et 750 cm"1.
6. Garniture d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les charges abrasives sont choisies, seules ou en combinaison parmi la liste constituée des composés suivants : AI2O3 ; SiO2 ; SiC ; BaSO4 ; ZrSiO4 ; CeO2 ; oxydes de fer.
7. Garniture d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'épaisseur du revêtement est comprise entre 10 μm et 100 μm, par exemple supérieure ou égale à 20 μm, et/ou par exemple inférieure ou égale à 60 μm.
8. Procédé de fabrication d'une garniture d'embrayage à sec, destinée à être fixée sur un disque support d'un embrayage à sec et à frotter avec un plateau de réaction ou un plateau de pression dudit embrayage, caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
1) approvisionnement d'une couche de matériau de friction à base de fibres mélangées à au moins un composant organique et d'au moins un constituant susceptible d'être chargé électrostatiquement, ladite couche de matériau de friction comprenant une face destinée à contacter le plateau de réaction ou le plateau de pression et étant par exemple sous la forme d'un anneau ;
2) revêtement d'au moins ladite face par un mélange des composants suivants, exprimés en pourcentage massique : polymère obtenu par polymérisation radicalaire, notamment photo-amorcée, de pré-polymères comprenant des fonctions réactives constituées de polyesters insaturés : de 90 à 100% ;
- charges abrasives : inférieur ou égal à 1% ;
- charges lamellaires : inférieur ou égal à 10% ; - charges inertes : inférieur ou égal à 10%.
9. Procédé de fabrication d'une garniture d'embrayage selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape 2) de revêtement par un mélange comprend les sous étapes suivantes : 2a) approvisionnement d'une poudre sèche comprenant les composants mentionnés,
2b) pulvérisation par poudrage électrostatique de ladite poudre sur au moins la face à revêtir,
2c) polymérisation radicalaire, de préférence photo- amorcée, des pré-polymères, notamment par Ultra-Violet.
10. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape 2c) de polymérisation radicalaire est précédée d'une étape de fusion des prépolymères, obtenue notamment par chauffage Infra-Rouge.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que les poudres de l'étape 2a) ont un diamètre médian compris entre 20 et 50 μm.
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