Bruit de frottement : approche matériaux

Friction noise: material aspect

¹ Directeur de Recherche CNRS, Laboratoire URA CNRS 855, Ecole Centrale de Lyon, Ecully
² Ingénieur de Recherche, Soretrib, Ecully

Résumé

Dans le cas de la majorité des systèmes mécaniques sollicités en frottement, les grandeurs tribologiques recherchées et optimisées sont le coefficient de frottement et la résistance à l’usure. On emploie habituellement le terme "coefficient de frottement" pour désigner la valeur moyenne du rapport force de frottement / force normale. Elle est souvent obtenue par une mesure de la force de frottement à l’aide d’un appareil donnant une valeur moyenne, pour une charge normale donnée.

Pour certains mécanismes, cette valeur est intéressante mais on doit aussi considérer le frottement avec ses composantes dynamiques. Cet aspect est particulièrement important pour les systèmes de freinage pour lesquels on souhaite limiter le bruit. Plusieurs phénomènes sont à l’origine d’un bruit de frottement : le stick-slip, un effet de la rugosité et le sprag-slip. Ces phénomènes conduisent à des fluctuations de la force de frottement responsables de vibrations de la structure du mécanisme et donc de l’émission de bruits.

La simulation de ce problème est délicate. Il est en effet pratiquement impossible de pouvoir séparer sur un dispositif expérimental les différents aspects. Des essais réalisés sur un tribomètre permettant des mesures précises de l’effort normal et de la force de frottement montrent que la nature des matériaux de frottement est un paramètre important.

Abstract

For the majority of mechanical systems subjected to friction, the optimized tribological parameters are the friction coefficient and the wear resistance. The term “friction coefficient” is commonly used to designate the mean value of the ratio normal load / friction force. It is often obtained by measuring the friction force with a device giving a mean value for a given normal load.

For some mechanisms, this value is interesting but it is also necessary to consider the dynamic aspects. This is particularly important for braking systems, where conceptors and users want to limit the noise. Many phenomena are responsible of the friction vibrations : stick-slip, effect of roughness and sprag-slip. They lead to fluctuations of the friction force, to vibrations of the structure and then to emission of noise.

Simulating this problem is complex. Indeed, it is impossible to separate the various aspects on a given mechanism. Tests performed on a tribometer giving real values of the normal load and of the friction force pointed out that the nature of friction materials is an important parameter.