Brevet FR2516188A1 — publié le 19830513

L'invention concerne d'une manière générale les embrayages à friction utilisés dans des véhicules, et plus particulièrement des freins d'embrayage utilisés dans des transmissions non synchronisées à grande puissance De tels freins sont actionnés lors du dégagement d'un embrayage principal afin de freiner la rotation d'un engrenage de transmission pour faciliter le changement de vitesse. Il est bien connu, dans ce domaine, de freiner les engrenages de transmission d'un véhicule, avant le changement de vitesse, au moyen d'un frein d'embrayage actionné par un mécanisme de débrayage lors du dégagement de l'embrayage principal Les freins d'embrayage à limitation de couple qui exercent un couple de freinage limité sont également bien connus et sont largement préférés en raison de leur résistance et de leur longue durée de vie. On a utilisé des moyens élastiques dans des freins d'embrayage à limitation de couple pour amortir l'effet du freinage et pour empêcher l'application d'une pression de freinage excessive risquant de détériorer le frein d'embrayage Par exemple, des dispositifs antérieurs compor- tent des ressorts Belleville opposés destinés à établir une charge prédéterminée de frottement entre les éléments intérieur et extérieur des freins d'embrayage Cependant, des embrayages utilisant des ressorts Belleville opposés doivent être conçus et assemblés avec soin et avec précision pour équilibrer de façon régulière les ressorts les uns contre les autres Un déséquilibre entre les ressorts peut provoquer l'apparition d'une action prépondérante d'un ressort sur l'autre, retournant ou inversant- sa concavité et réduisant ainsi l'efficacité du frein d'embrayage et raccourcissant sa durée de vie. Des freins d'embrayage antérieurs ont souvent été conçus avec des ensembles à capots qui se comportent comme des radiateurs pour dissiper la chaleur provenant à la fois de l'extérieur et de l'intérieur de ces ensembles. Dans de tels dispositifs, l'usure excessive apparaissant sur les garnitures des capots peut entraîner une accumulation excessive de la chaleur dans l'ensemble à capots, ce qui peut provoquer une détérioration prématurée des garnitures de frottement. L'invention concerne un frein d'embrayage plus stable, qui élimine les éléments de frottement du type Belleville et qui supprime donc le problème du retournement des éléments Belleville Le frein d'embrayage selon l'inven- tion est également plus durable, car il possède des possi- bilités de dissipation de la chaleur permettant aux garni- tures de frottement de survivre plus longtemps dans des conditions de couple excessif. L'invention concerne donc un frein d'embrayage perfectionné conçu pour être monté à l'aide de cannelures sur un arbre tournant et comportant un ensemble à capots destiné à réaliser un contact de frottement avec un élément tournant en position fixe Le frein d'embrayage comprend un ensemble de freinage accouplé à l'arbre et pouvant tourner par rapport à l'ensemble à capots Ce dernier com- porte un élément axialement élastique de friction accouplé avec lui. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique du frein d'embrayage selon l'invention, en position dans une structure d'un véhicule avec laquelle il coopère; la figure 2 est une vue en bout à échelle agrandie du frein d'embrayage de la figure 1, avec arrache- ment partiel pour illustrer plus clairement certains détails; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective éclatée du frein d'embrayage de la figure 1; et les figures 5 et 6 sont une vue en perspective éclatée et une coupe axiale partielle d'une variante du frein d'embrayage selon l'invention. La figure 1 représente globalement en 10 un embrayage à friction du type à traction, normalement prise, pour grande puissance, destiné à être utilisé avec une tranmission non synchronisée 31 de véhicule L'embrayage comporte un disque mené monté au moyen de cannelures sur un arbre tournant mené principal 28 de transmission L'arbre mené 28 est monté par son extrémité avant dans le volant d'inertie de l'embrayage (non représenté) et par son extré- mité arrière dans un palier 30 lui-même monté dans la paroi avant 32 de la tranmssion L'arbre mené 28 pénètre dans la transmission et entraîne le train d'engrenages de cette dernière. Un palier 40 de débrayage est disposé de manière à pouvoir coulisser autour de l'arbre mené 28, ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art Le palier de débrayage peut être manoeuvré par la tringlerie classique d'une pédale d'embrayage (non représentée) qui permet de dégager l'embrayage 10 en tirant le palier 40 à l'écart du volant d'inertie, ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art. Un frein 50 d'embrayage est destiné à faciliter le changement de vitesse, en particulier lorsque le véhicule est à l'arrêt, pour permettre à un conducteur de manoeuvrer la transmission plus facilement de la première vitesse vers la marche arrière, ou bien de la marche arrière vers la première vitesse, sans faire grincer ou forcer de façon indésirable les engrenages Le frein 50 d'embrayage est monté entre le palier 40 de débrayage et le chapeau 30 du palier de la transmission Comme on peut mieux le voir sur la figure 2, le frein 50 d'embrayage comprend un en- semble de freinage intérieur 55 et un ensemble extérieur à capots reliés fonctionnellement pour offrir une possi- bilité de couple limitée. Comme montré sur la figure 3, l'ensemble intérieur de freinage comprend une rondelle annulaire 52 de frein comportant, sur son bord périphérique intérieur, deux ergots opposés 54 d'entraînement destinés à coulisser axia- lement dans des rainures ou cannelures opposées 56, formées dans la surface périphérique extérieure de l'arbre mené 28, et à entraîner ainsi circonférentiellement ce dernier. L'ensemble intérieur 55 de freinage comprend également une plaque intermédiaire 51 en contact d'entraînement à frotte- ment déterminé avec l'ensemble 60 à capots La plaque inter- médiaire 51 se présente sous la forme d'un anneau en métal en poudre présentant à la fois des caractéristiques de friction et de dissipation de la chaleur Une plaque inter- médiaire préférée est constituée d'un métal en poudre à base d'huile, par exemple du type "SN-0205 ", qui facilite le glissement avec les éléments de frottement lorsqu'un couple prédéterminé est atteint Il est évident que d'autres matières à base d'huile peuvent également être utilisées, par exemple du "Teflon" chargé de verre ou d'autres aciers spéciaux à base d'huile. La plaque intermédiaire 51 peut être entraînée par la rondelle de frein 52 au moyen d'un accouplement à chemin perdu comprenant deux bossages opposés 76 d'entraîne- ment, faisant saillie radialement vers l'extérieur du bord périphérique extérieur de la rondelle 52 de frein, et des encoches complémentaires opposées 78 d'entraînement, allongées circonférentiellement et ménagées dans le bord intérieur de la plaque intermédiaire 51 (voir figure 3). Une course libre et limitée en rotation ou à chemin perdu est obtenue entre la rondelle de frein 52 et la plaque 51, car les encoches 78 d'entraînement ont une longueur supérieure à celle des bossages complémentaires 76 d'en- tratnement La liaison à chemin perdu est préférée, car elle permet aux vibrations normales de la ligne d'entraîne- ment de se produire sans déplacer l'ensemble à capots 60. L'ensemble 60 comprend deux capots annulaires emboutis 63 et 64 présentant chacun une ouverture centrale et une bride extérieure radiale 68 et 69, respectivement. Les brides 68 et 69 sont roulées ensemble, mais les capots 63 et 64 peuvent être verrouillés l'un à l'autre de nombreuses autres manières, par exemple par rivetage, par ajustement à la presse, etc L'ensemble à capots est monté de façon à pouvoir tourner sur la rondelle de frein 52 de l'ensemble de freinage. Les capots 63 et 64 portent des garnitures de frottement extérieures organiques 73 et-74, respectivement, placées sur les faces opposées de l'ensemble à capots Les garnitures peuvent être liées aux capots de l'une quelconque de plusieurs manières bien connues de l'homme de l'art. Les garnitures extérieures 73 et 74 de frottement sont dis- posées de manière à réaliser un contact de frottement avec les surfaces de frottement 57 et 59 (figure 1), respective- ment, du palier 40 de débrayage et-du chapeau 30 de palier, respectivement. L'ensemble à capots comporte deux éléments 62 de frottement, axialement élastiques et représentés à l'état complètement comprimé sur la figure 2 Les éléments axiale- ment élastiques de frottement comprennent deux rondelles ondulées opposées 62, sensiblement identiques, disposées entre les capots 63 et 64 et de part et d'autre de la pla- que intermédiaire 51 Les capots 63 et 64 maintiennent fer- mement les rondelles ondulées opposées 62 sous une pré- charge, de façon à former un frein d'embrayage d'un seul bloc peu volumineux Des ressorts élastiques opposés et identiques sont préférés pour des caractéristiques d'équi- libre et d'usure égale Cependant, un seul élément axiale- ment élastique de frottement pourrait être utilisé Les rondelles ondulées 62 sont réalisées en acier à ressort et elles sont conçues pour réaliser un contact d'entraîne- ment par frottement déterminé avec la plaque intermédiaire 51 et une liaison d'entraînement forcé avec l'ensemble à capots, de façon à conférer une caractéristique de couple limitée au frein d'embrayage. Comme représenté sur la figure 4, un accouplement forcé entre l'ensemble à capots 60 et les rondelles ondulées 62 est réalisé par une série de bossages 80 réalisés par emboutissage dans les capots 63 et 64 et par une série correspondante de trous 81 réalisés également par emboutis- sage dans les rondelles ondulées 62 Chaque rondelle ondulée comporte quatre ondulations, un trou 81 étant réa- lisé par emboutissage au sommet et au fond de chaque ondu- lation (ce qui permet d'interchanger les rondelles sans tenir compte de la face tournée vers les capots) afin de s'enclencher avec les bossages 80 des capots 63 et 64. En variante, les trous et les bossages pourraient être inversés. Les figures 5 et 6 représentent une variante d'accouplement d'entraînement entre l'ensemble à capots et les éléments de frottement Un capot annulaire embouti 63 ' présente une ouverture centrale, une bride 68 ' orientée radialement vers l'extérieur et une garniture 73 ' de frotte- ment,essentiellement comme le capot 63 Les brides des capots 63 ' et 64 ' sont enroulées ensemble (voir figure 6) comme décrit précédemment pour les capots 63 et 64 Le capot 63 ' présente quatre encoches 90 espacées régulièrement qui reçoivent quatre pattes correspondantes 91 situées sur les rondelles ondulées 61 ' Il convient de noter que les deux rondelles ondulées 61 ' sont identiques et s'ajustent dans les encoches 90 du capot 63 ' Le capot 64 ' ne présente pas d'encoches dans la forme de réalisation de la figure 6. Il est évident que de nombreuses autres variantes d'encoches et de pattes peuvent être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Le frein 50 d'embrayage présente quatre trous 86 ménagés dans chacun des capots 63 et 64 pour faciliter un alignement approprié de la liaison à chemin perdu lors de l'assemblage Le bord périphérique intérieur de la plaque intermédiaire présente quatre encoches allongées correspondantes 87 alignées avec les trous 86 pour permettre l'introduction d'un outil d'alignement dans le frein d'em- brayage par un ou plusieurs des trous 86 afin de centrer les pattes 76 d'entraînement des rondelles du frein dans les encoches 78 d'entraînement de la plaque intermédiaire. En cours de fonctionnement, le frein 50 d'embrayage est amené en prise avec, et est chargé ou comprimé entre, le palier 40 de débrayage et le chapeau 30 de palier de transmission, de manière à freiner la rotation de l'arbre mené 28 Les rondelles ondulées élastiques 62 ne permettent la transmission que d'un couple d'amplitude déterminée de l'ensemble 60 à capots à l'ensemble intérieur 55 de freinage. Lorsque la charge correspondant au couple prédéterminé est dépassée, l'accouplement à frottement entre les rondelles ondulées 62 et la plaque intermédiaire 51 commence à glisser, de sorte qu'aucune charge plus élevée ne peut être transmise à l'ensemble intérieur de freinage. Le glissement par frottement entraîne une accu- mulation de chaleur dont une grande partie est absorbée par la plaque intermédiaire 51 en raison de ses caractéris- tiques de dissipation de la chaleur La dissipation de la chaleur dans l'ensemble intérieur 55 de freinage permet à l'ensemble '60 à capots de fonctionner à une température plus basse, ce qui prolonge la durée de vie des garnitures de frottement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au frein d'embrayage décrit et repré- senté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Frein d'embrayage pouvant-être monté sur un arbre tournant ( 28) et comprenant un ensemble ( 55) de freinage destiné à être accouplé à l'arbre, le frein d'em- brayage ( 50), qui comprend en outre un ensemble ( 60) à capots présentant une surface extérieure de frottement et monté de façon à pouvoir tourner sur l'ensemble de freinage, étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément axialement élastique ( 62) de frottement en accouplement forcé avec l'ensemble à capots et en prise à frottement avec l'ensem- ble de freinage. 2 Frein d'embrayage selon la revendicationi, caractérisé en ce que l'ensemble de freinage comporte en outre une plaque intermédiaire ( 51) s'étendant radialement en prise à frottement avec l'élément àxialement élastique de frottement 6 3 Frein d'embrayage selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément axialement élastique de frottement est une rondelle ondulée ( 62). 4 Frein d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second élé- ment ( 62) de frottement en accouplement forcé avec l'ensem- ble à capots et en prise à frottement avec l'ensemble de freinage. 5 Frein d'embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite plaque intermédiaire s'étend entre ledit élément axialement élastique de frottement et le second élément de frottement et est en prise à frotte- ment avec ces deux éléments. 6 Frein d'embrayage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément axialement élastique de frottement et le second élément de frottement sont des rondelles ondulées ( 62). 7 Frein d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble à capots et l'élément axialement élastique de frottement sont en accouplement forcé au moyen d'un bossage ( 80) situé sur l'ensemble à capots et d'un trou ( 81) réalisé dans l'élément de frottement. 8 Frein d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble à capots et l'élément axialement élastique ( 61 ') de frottement sont en accouple- ment forcé au moyen d'une encoche ( 90) ménagée dans l'en- semble à capots et d'une patte ( 91) située sur l'élément de frottement. 9 Frein d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire est réalisée en matière à frottement. 10 Frein d'embrayage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire est constituée d'une matière dissipant la chaleur. 11 Frein d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de freinage comprend une rondelle ( 52) de frein pouvant être entraînée par l'arbre et sur laquelle l'ensemble à capots est monté de manière à pouvoir tourner. 12 Frein d'embrayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire est accouplée à la rondelle de frein par une liaison à chemin perdu,. 13 Frein d'embrayage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la liaison à chemin perdu comprend une patte ( 76) faisant saillie radialement de la rondelle de frein et une encoche circonférentielle ( 78) ménagée dans la plaque intermédiaire. 14 Frein d'embrayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ensemble à capots porte des moyens permettant de régler la liaison à chemin perdu. Frein d'embrayage destiné à être monté sur un arbre tournant ( 28) et comprenant un ensemble de freinage ( 55) en accouplement forcé avec l'arbre, et un ensemble ( 60) à capots en prise à frottement avec l'ensemble de freinage et monté sur ce dernier afin de pouvoir tourner par rapport à lui après l'établissement d'un couple de torsion relatif prédéterminé entre l'ensemble à capots et l'ensemble de freinage, le frein d'embrayage étant caracté- risé en ce que l'ensemble de freinage comprend une plaque intermédiaire ( 51) et en ce que l'ensemble à capots comprend un élément à actionnement élastique ( 62) de frotte- ment en prise à frottement avec la plaque intermédiaire. 16 Ensemble à frein d'embrayage destiné à coopérer avec un arbre tournant mené ( 28) et un bâti fixe ( 32), caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble à capots ( 60) pouvant être amené en prise avec le bâti fixe et comprenant des capots ( 63, 64) espacés axialement, des éléments de frottement disposés entre les capots et compre- nant une plaque intermédiaire ( 51) et des éléments élastiques ( 62) disposés de part et d'autre de la plaque intermédiaire, un frein intérieur ( 55) qui est en accouplement forcé avec l'arbre tournant mené et qui est accouplé à la plaque inter- médiaire par une liaison à chemin perdu, des moyens ( 80, 81) destinés à accoupler les éléments élastiques aux capots, lesdits éléments élastiques étant en prise à frottement avec la plaque intermédiaire pour transmettre sélectivement une rotation de ces éléments élastiques à l'ensemble à capots et pour établir une précharge par rapport à l'en- semble à capots afin de freiner la rotation du frein inté- rieur lorsque l'ensemble à capots entre en prise avec le bâti fixe, les éléments élastiques pouvant glisser libre- ment par rapport à la plaque intermédiaire lorsque la charge appliquée par le bâti fixe dépasse la précharge.