MXPA98001781A - Forro de friccion destinado a equipar un dispositivo que ejerce una friccion en seco;procedimiento para la fabricacion de dicho forro de friccion, y disco de friccion de embrague equipado con dicho forro - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un forro de fricción para un dispositivo de fricción en seco, caracterizado porque dicho forro tiene una forma general anular plana y comprende un cuerpo anular plano de material de fricción que define una superficie interior cilíndrica y una superficie exterior cilíndrica, y que incluye una pluralidad de zonas anulares de refuerzo sustancialmente dispuestas de manera concéntrica, en donde las zonas de refuerzo están hechas de materiales de diferentes densidades.

Description

FORRO DE FRICCIÓN DESTINADO ft EQUIPAR UN DISPOSITIVO QUE EJERCE UNft FRICCIÓN EN SECO: PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE DICHO FORRO DE FRICCIÓN. Y ISCO DE FRICCIÓN DE EMBRAGUE EQUIPADO CON DICHO FORRO.

La presente invención tiene como objetivo un forro de fricción, destinado a equipar un dispositivo que ejerce una fricción en seco, en forma de placa generalmente anular y del tipo que comprende un cuerpo anular plano, formado de material de fricción, limitado por superficies cilindricas interior y exterior. La invención se refiere también a un procedimiento para formar dicho forro de fricción, así como un disco de fricción para embrague, giratorio, que efectúa una fricción en seco y que comprende por lo menos un forro de fricción de acuerdo con las enseñanzas de esta invención. Se conoce numerosos ejemplos de dichos forros anulares de fricción, que se presentan bajo la forma de un anillo plano y que son utilizados para equipar un disco de embrague o un disco de freno, que efectúan una fricción en seco. Cada forro de fricción que tiene la forma de un anillo plano, es formado a la forma de una preforma que es sometida a una operación final de cocción a fin de obtener la polimerización de algunos de sus componentes, eventualmente seguida por una operación de cocción posterior.

La preforma de placa anular, de acuerdo con las diferentes técnicas conocidas, por ejemplo, puede estar constituida por hilos impregnados de una resina termoendurecible, que están cortados a longitudes variables comprendidas entre 5 y 30 mm; y la preforma se forma preliminar ente en un molde. También puede estar constituida a base de hilos impregnados y trenzados, correspondiendo la longitud de la trenza al diámetro exterior de la preforma. La preforma puede estar constituida por hilos impregnados y trenzados para obtener una banda de tejido cuya longitud corresponde al diámetro exterior de la preforma. La preforma puede estar formada a partir de hilos impregnados que son enrollados en un mandril, con el diámetro interior de la preforma; el tubo así obtenido por enrollamiento, a continuación se corta en tramos para formar tantas preformas de placas anulares como tramos se haya cortado. Finalmente, la preforma puede estar formada a partir de hilos impregnados que son enrollados sobreponiendo lóbulos que corresponden al diámetro exterior de la preforma. Todos estos métodos para fabricar las preformas, que están mencionados inmediatamente arriba, tienen como inconveniente principal de estar dirigidos a forros anulares de fricción, que presentan una resistencia insuficiente al fenómeno de centrifugación, principalmente en caliente.

El fenómeno de ruptura por centrifugación generalmente se debe al hecho de que la máxima restricción tangencial se efectúa al nivel del borde cilindrico interior del forro, en forma de corona que sobrepasa la fuerza de ruptura por tracción del material de fricción que la constituye. La invención tiene como objetivo proponer una nueva concepción de un forro de fricción, del tipo mencionado más arriba, cuya resistencia al fenómeno de centrifugación se mejore y cuyo precio de venta al menudeo se reduzca. Con ese objetivo, la invención propone un forro de fricción, caracterizado porque comprende por lo menos una zona anular de refuerzo. De acuerdo con otras características de la invención, tomadas independientemente o en todas sus combinaciones técnicamente posibles: -la zona anular de refuerzo está provista en las inmediaciones de la superficie cilindrica interior del forro; -comprende varias zonas anulares de refuerzo, dispuestas sustancialmente concéntricas; -las zonas anulares de refuerzo están dispuestas sustancialmente concéntricas a partir de las inmediaciones de la superficie cilindrica interior del forro; -comprende varias zonas anulares de refuerzo, dispuestas sustancialmente concéntricas y repartidas en la totalidad del forro, entre las superficies cilindricas interior y exterior del mismo; -las zonas anulares de refuerzo están formadas de un material de la misma densidad; -las zonas anulares de refuerzo están formadas de materiales de diferentes densidades; -las zonas anulares de refuerzo están formadas de materiales de diferentes densidades, que disminuyen a partir de la superficie cilindrica interior del forro; -cada zona anular de refuerzo es un anillo de refuerzo, formado de una capa cilindrica sustancialmente anular, insertada en el cuerpo anular plano; -cada zona anular de refuerzo comprende un material de refuerzo de origen orgánico, mineral y/o metálico; -cada zona anular de refuerzo comprende un material de refuerzo, constituido a la forma de hilos continuos, de hilos discontinuos, de fibras, de un tejido, de una tranza o de una cinta; -el forro de fricción está formado a partir de una esterilla de fibras, en la cual se ha espolvoreado una resina termoendurecible; -dichas fibras presentan una longitud comprendida entre 40 mm y 120 mm; -se selecciona las fibras del grupo de fibras de algodón, de viscosa, de lino, de poliacrilonitrilo, de poliacrilonitrilo preoxidado, de para-a ramida, de meta-aramida, de fibras minerales: vidrio E-C-R, lana mineral, cerámica; -se incorpora vidrio a la esterilla en forma de silicio y/o de hilos de vitrofibra y/o de texturizado o voluminizado; -los diámetros de las fibras de vidrio están comprendidos entre 6 y 21 mieras; -las fibras de vidrio son sometidas a una adherencia, una impregnación con resina fenólica, o una impregnación con hule; -se incorpora en la esterilla cargas pulverulentas que están constituidas total o parcialmente, por los elementos o compuestos siguientes: cobre, lana mineral, hule nitrílico en polvo, negro de humo, hexametilentetraamina, glisonita, litargio, resina de melamina, resina fenólica, azufre, cardolita, silicato de zirconio, sulfuro de hierro, alúmina, látex, forros de embragues usados pulverizados, polvos de rectificadora de forros de fricción, óxido de zinc. La invención propone, de tal manera, un procedimiento para la fabricación de un forro de fricción, destinado a equipar un dispositivo que efectúa una fricción en seco, de forma general anular plana, y del tipo que comprende un cuerpo anular plano, de material de fricción; en donde está formada una preforma de cuerpo anular plano mediante enrollamiento en un mandril, de un tramo determinado de una banda de una esterilla de un material de fricción; caracterizado porque, en el curso de la etapa de enrollamiento, se inserta por lo menos un trozo de una banda de material de refuerzo, de longitud suficiente para formar por lo menos una zona anular de refuerzo para la obtención ulterior de un forro de fricción de conformidad con las enseñanzas de esta invención. De acuerdo con otras características del procedimiento, el material que constituye el forro de fricción está formado de la siguiente manera: a) se forma en un mezclador una mezcla de fibras de la misma naturaleza o de diferentes naturalezas, tales como las definidas más arriba; b) se carda la mezcla para formar un velo de carda; c) se carmena el velo de carda; d) se incorpora el vidrio al velo de carda durante el carmenado; -entre las etapas b) y c) anteriores, se espolvorea cargas pulverulentas sobre el velo de carda; -se efectúa el cardado por medio de una carda del tipo para lana; e) se coloca la esterilla a un espesor de entre 3 mm y 10 mm, entre placas calefacto ras; -la temperatura está dentro de 50°C y 100°C; -la presión se encuentra entre 1 baria y 10 barias; g) se corta la esterilla a bandas, de preferencia en el sentido de la longitud; -la anchura de las bandas está entre 8 y 25 mm; h) se suelda las bandas así cortadas mediante láminas calefactoras; -la temperatura de las láminas es de entre 50 y 100°C; -el recubrimiento de las bandas así soldadas tiene entre 3 mm y 20 m; i) se enrolla la banda soldada en un enrollador, con introducción del material de refuerzo, para formar un anillo. A fin de obtener un dispositivo revestido del material de fricción, se procede, de conformidad con la invención, de la siguiente manera: j) se corta un anillo o, alternativamente, una pluralidad de sectores que formen un anillo, en la esterilla formada como se indicó más arriba; k) se coloca el anillo, o la pluralidad de sectores que forman un anillo, en el fondo de un molde; 1) se efectúa en el molde una cocción a presión. La invención propone también un disco de fricción de embrague giratorio, que efectúa una fricción en seco, que comprende por lo menos un forro de fricción; caracterizado porque dicho forro de fricción es conforme a las enseñanzas de esta invención. El disco de embrague giratorio, de acuerdo con la invención, está caracterizado porque el forro de fricción ha sido obtenido de acuerdo con el procedimiento conforme a las enseñanzas de esta invención. De conformidad con la invención, se obtiene un forro de fricción que presenta buenas características de fricción, de resistencia al desgaste, así como a los efectos de la fuerza centrífuga. La invención permite, ventajosamente, obtener forros de fricción cuyas características de fricción, de resistencia al desgaste, por una parte, y las características de resistencia mecánica a los efectos de la fuerza centrífuga, pueden ser seleccionadas y controladas separadamente. Otras características y ventajas de la invención aparecerán de una lectura de la descripción detallada que sigue para la comprensión de la cual se hará referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1A es una vista esquemática que ilustra un forro anular de fricción de acuerdo con el estado de la técnica. La figura IB es una vista semejante a la de la figura 1A, que ilustra un primer ejemplo de obtención de un forro de fricción de acuerdo con las enseñanzas de la invención. La figura ÍC es una vista similar a la de la figura ÍA, que ilustra un segundo ejemplo de obtención de un forro de fricción de acuerdo con las enseñanzas de la invención; y La figura 2 es un esquema que ilustra una parte de una instalación para la puesta en práctica de un procedimiento para la fabricación de un forro de fricción de acuerdo con las enseñanzas de esta invención. En la figura 1A se ha representado un forro de fricción 10, de acuerdo con el estado de la técnica, de forma general anular plana, que está limitada por una superficie cilindrica interior 12 y por una superficie cilindrica exterior 14.

De acuerdo con una concepción conocida, el forro de fricción anular plano 10 o por lo menos su preforma, antes de las operaciones finales de cocción, se forma, por ejemplo, mediante enrollamiento en un mandril de diámetro regulable, de una banda de un material de fricción 16 , y luego el corte de tramos del tubo de material así formado por enrollamiento. De esta manera, el forro de fricción se presenta bajo la forma de una sucesión de capas adyacentes a la esterilla de material de fricción. Para la constitución del material de fricción y su fabricación, se podrá hacer referencia a lo que está descrito más arriba, así como al contenido de los ejemplos de la solicitud de patente francesa No. 95 0544 del 21 de junio de 1995. De conformidad con las enseñanzas de la invención, y tal como se ilustra en las figuras IB y ÍC, se ha propuesto mejorar la resistencia a la ruptura por centrifugación de un forro de fricción de ese tipo, por lo menos en las inmediaciones de su superficie cilindrica interna 12, por medio de al manos una zona anular de refuerzo. Para el efecto, y tal como se puede ver, por ejemplo, en la figura IB, se ha provisto varias zonas anulares 18 de refuerzo, que están dispuestas concéntricamente e intercaladas entre zonas anulares correspondientes, formadas en el material de fricción que es la base constitutiva del cuerpo anular plano 16, de acuerdo con el estado de la técnica.

En otra modalidad ejemplar, ilustrada en la figura ÍC, la totalidad del forro anular de fricción 10 es la que está reforzada; es decir, que están presentes zonas anulares de refuerzo, a partir de las inmediaciones de la superficie cilindrica interna 12, hasta las inmediaciones de la superficie cilindrica externa 14. La estructura y la composición de un forro reforzado, tal como el ilustrado en las figuras IB y 1C, a manera de ejemplo, es como sigue: A manera de ejemplo, la esterilla de fibras que constituyen el material de fricción se puede formar a partir de seis composiciones ponderales de las siguientes fibras, expresadas en partes: EJEMPLOS FIBRAS A B _ PAN (poíiacri?oni- 13.6 12.4 9.3 8.5 7.7 trilo) o PAN pre- oxidados.

Vidrio E 4.6 4.2 9.3 8.5 7.7 La longitud media de las fibras utilizadas es la siguiente: -fibras de PAN: 42 mm; -fibras de vidrio: 50 mm. Las fibras o las mezclas de fibras anteriores, formadas en un mezclador, son introducidas en el cargador de un dispositivo de alimentación de una carda del tipo de lana, que comprende una tolva de alimentación. Se espolvorea cargas pulverulentas, a la salida de la carda, sobre el velo de carda formado, por medio de un dispositivo espolvoreador. Las cargas pulverulentas tienen la siguiente composición (composición en peso, con respecto a las partes de fibras anteriormente citadas): CARGAS PULVEEJEMPLOS RULENTAS . A B C D E F Polvos de rectifica38.1 34.6 31.7 8.2 7.5 6.7 do ra , de rectificación de forros de - f ricción .

Resina fenólica 37.4 34.7 31.1 19.6 17.8 16.0 Ca rdo li ta 4.7 4.1 3. 1 Hule ni t ríl ico 16.2 14.7 13.2 Azuf re 3.2 2.9 2.6 Sulfato de ba rita 12.9 11.7 10.5 Magnesia 3.3 3.0 2.7 Resina de melamina 18.0 16. 1 .

Cada zona anular de refuerzo 18 es un anillo de una banda de tejido de vidrio que está insertada en la banda de esterilla enrollada, durante el enrollamiento, tal como se explicará a continuación. Por ejemplo, el tejido de refuerzo es un tejido unidireccional sin cadena. El diámetro de los filamentos de vidrio que la constituyen es sustancialmente igual a 17 mieras. El tejido de refuerzo presenta la siguiente composición (composición en peso, con respecto a las partes en peso de fibras y de cargas pulverulentas mencionadas más a rás) .

EJEMPLOS TEJIDO A B C D Tejido unidireccional 0 8.4 16.8 0 8.8 17.7 Se comprenderá, de la lectura de los tres cuadros de estructura y de composición precedentes, que los ejemplos A y D son ejemplos sin tejido de refuerzo, es decir, ejemplos que corresponden al estado de la técnica ilustrado en la figura ÍA, mientras que los ejemplos B, C, E y F son ejemplos de forros reforzados de acuerdo con las enseñanzas de esta invención. Las muestras de forros obtenidos a partir de los seis ejemplos precedentes, han sido sometidas a una prueba de centrifugación en frío y en caliente. Se efectuó la prueba en una centrífuga que puede alcanzar 20,000 revoluciones por minuto, y que está equipada con un variador automático de velocidad regulable, un tacómetro de control y un sistema de calentamiento de la cámara de prueba. Las condiciones de la prueba son las siguientes: Para la prueba de centrifugación en frío, se utiliza un arranque de 0 a 4,500-5,000 revoluciones por minuto en 7 a 10 segundos; luego que se alcanza las 4,500-5,000 revoluciones por minuto, se mantiene una aceleración constante de 5,000 revoluciones por minuto durante 25 segundos, es decir, 3.3 revoluciones por segundo2. Para la prueba de aceleración en caliente, se procede a una aceleración constante de 5,000 rpm durante 25 segundos, es decir, 3.33 revoluciones por segundo2. Durante la prueba en caliente, se coloca el termopar que mide la temperatura en el mismo plano que la corona que se está probando. Los resultados de la prueba están resumidos en el siguiente cuadro.

En este cuadro, los valores máximos del régimen de rotación corresponden al inicio de los fenómenos de ruptura por centrifugación. En el caso de los tres primeros ejemplos, A, B y C, que pertenecen a una misma familia de composición y de estructura, se comprueba que la presencia del tejido de refuerzo incrementa de manera importante la resistencia a la ruptura durante la centrifugación, tanto en frío como en caliente. Sucede lo mismo en el caso de los otros tres ejemplos, D, E y F, que pertenecen a otra familia de estructura y de composición del forro. Se describirá ahora esquemáticamente un procedimiento para la obtención de un forro de acuerdo con las enseñanzas de esta invención, y mediante referencia a la figura 2. Se ha representado en esta figura un rodillo 20 de la banda de esterilla del material de fricción, con el que se formarán las capas 16, y un rodillo 22 de devanado de la banda de tejido de refuerzo, con la que se formará las capas anulares de refuerzo 18. Las dos bandas 16 y 18 se disponen adyacentes cuando se las hace pasar sobre un rodillo hueco loco intermedio 24, en donde la velocidad y la longitud de paso son controladas por un captor 26. Las dos bandas son asociadas entre sí cuando pasan entre un par de cilindros calefactores 28, para ser enrolladas concéntricamente en un mandril de diámetro controlable 30, para formar un tubo 32 que, a continuación, es cortado en trozos anulares planos mediante cortadores divisores 34. Si las bandas 16 y 18, divididas a partir de los rodillos 20 y 22, son asociadas continuamente, es decir, durante el enrollamiento de un tubo completo, se llega a la fabricación de forros de fricción del tipo que está ilustrado en la figura ÍC, es decir, un forro que comprende capas anulares de refuerzo en toda su superficie; o lo que es lo mismo, radialmente desde el interior hacia el exterior. Si se desea obtener un forro únicamente reforzado en las inmediaciones de su superficie cilindrica interior 12, será necesario interrumpir la alimentación de banda de tejido de refuerzo 18 a partir del rodillo 22, al cabo de un tiempo determinado, y proseguir el enrollamiento de la única banda 16, para la formación de un tubo 32. De acuerdo con un procedimiento conocido, los diámetros interior y exterior del tubo 32, es decir, de los forros 10 cortados a continuación, son el resultado de la selección de los diámetros de mandril controlables y de la longitud de la/las banda(s) enrollada(s) en el mandril.

Claims (16)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Forro (10) de fricción, destinado a equipar un dispositivo que efectúa una fricción en seco, de forma general anular plana (10) y del tipo que comprende un cuerpo anular plano, de material de fricción (16), limitado por superficies cilindricas interior (12) y exterior (14), caracterizado dicho forro porque comprende por lo menos una zona anular de refuerzo (18).

2.- Forro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la zona anular de refuerzo (18) está dispuesta en las inmediaciones de la superficie cilindrica interior (12) del forro (10).

3.- Forro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende varias zonas anulares (18) de refuerzo, dispuestas sustancialmente concéntricas.

4.- Forro de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque las zonas anulares de refuerzo (18) están dispuestas sustancialmente concéntricas a partir de las inmediaciones de la superficie cilindrica interior (12) del forro (10).

5.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado además porque comprende varias zonas anulares de refuerzo (18), dispuestas sustancialmente concéntricas, y repartidas en la totalidad del forro (10) entre las superficies cilindricas interior (12) y exterior (14) de dicho forro.

6.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado además porque las zonas anulares de refuerzo (18) están formadas de un material de la misma densidad.

7.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado además porque las zonas anulares de refuerzo (18) están formadas de materiales de diferentes densidades.

8.- Forro de conformidad con la reivindicación 7, tomada en combinación con la reivindicación 4, caracterizado además porque las zonas anulares de refuerzo (18) están formadas de materiales de densidades diferentes y decrecientes a partir de las inmediaciones de la superficie cilindrica interior (12) del forro.

9.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque cada zona anular de refuerzo (18) es un anillo de refuerzo formado de una capa cilindrica sustancialmente anular, insertada en el cuerpo anular plano.

10.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque cada zona anular de refuerzo (18) comprende un material de refuerzo de naturaleza orgánica, mineral y/o metálica.

11.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque cada zona anular de refuerzo (18) comprende un material de refuerzo constituido en la forma de un hilo continuo, de un hilo discontinuo, de fibras, de un tejido, de un trenzado o de una cinta.

12.- Forro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque comprende un material de fricción, constituido por una esterilla de fibras impregnadas con una resina termoendu recible.

13.- Forro de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque dichas fibras presentan una longitud de entre 40 mm y 120 mm.

14.- Procedimiento para la fabricación de un forro de fricción (10), destinado a equipar un dispositivo que efectúa una fricción en seco, de forma general anular plana, y del tipo que comprende un cuerpo anular plano, de material de fricción, en el que se forma una preforma del cuerpo anular plano, mediante enrollamiento en un mandril (30), de una longitud determinada de una banda de una esterilla de material de fricción (16), caracterizado dicho procedimiento porque, en el curso de la etapa de enrollamiento, se inserta por lo menos un tramo de una banda (18) de material de refuerzo, de una longitud suficiente para constituir por lo menos una zona anular de refuerzo para la obtención ulterior de un forro de fricción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15.- Disco de fricción para embrague giratorio, que efectúa una fricción en seco, que comprende por lo menos un forro de fricción (10), caracterizado porque dicho forro de fricción es de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

16.- Disco de fricción de embrague giratorio de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado además porque el forro de fricción (10) ha sido obtenido de acuerdo con el procedimiento según la reivindicación 14.