Brevet FR2533005A1 — publié le 19840316

La presente invention se rapporte à un dispositif à friction à plusieurs plateaux. Dans la technique antérieure, par exemple dans le brevet américain n 3 494 452 (Finkin), on trouve des références à l'utilisation d'un plateau à friction d'un seul côté ( disque de friction ) dans un dispositif à friction. La technique antérieure enseigne aussi que les ensembles d'embrayage comportant des plateaux à friction d'un seul côté ou des deux cotés montrent les mêmes caractéristiques d'usure ou de performance, ce qui implique que dans la technique antérieure. on n' a pas trouvé de différence entre plateaux à friction d'un seul côté ou des deux côtés. la présente invention a pour but de diminuer l'usure et d'améliorer les caractéristiques d'évacuation de la chaleur (dissipation de la chaleur). A cette fin, un dispositif à friction à plusieurs plateaux comportant un élément d'entrée et un élément de sortie délimitant partiellement un espace axial prédéterminé pour utiliser N plateaux métalliques de reaction reliés par cannelures à un élément et N plateaux de friction reliés par des cannelures à l'autre élément et ayant une caractéristique de dissipation de la chaleur de 1,00 et un facteur de capacité de couple de 1,00 est modifié conformément à l'invention par le remplacement des N plateaux métalliques de réaction et des N plateaux de friction par au moins 2 N plateaux de friction d'égale épaisseur comprenant chacun une âme métallique munie d'un disque de friction fixé d'un seul côté de l'rame métallique et montés alternativement sur les éléments d'entrée et de sortie, les surfaces métalliques exposées faisant face aux surfaces des disques de friction. chacune des rames métalliques ayant la même épaisseur, de sorte que, au total, le dispositif présente un facteur de capacité de couple d'au moins 1,00 et un facteur de dissipation de la chaleur superieur à 1,00. Avec une sélection judicieuse de 1 épaisseur, un dispositif à friction à plusieurs plateaux selon l'invention procurera une augmentation non seulement de la capacité de couple. mais aussi de la capacité d'évacuation de la chaleur, (due à la capacité accrue de puits de chaleur) dans un espace d'ensemble d'embrayage d'une longueur axiale donnee. L'utilisation de cette invention dans un embrayage à friction à huit plateaux actionné par fluide a procuré une augmentation de la capacité de dissipation de la chaleur par rapport à un ensemble d'embrayage classique par un facteur de 1,4. On a trouvé qu'en remplaçant les huit plateaux d'un ensemble d'embrayage classique par dix plateaux d'égale épaisseur à friction d'un seul côté dans un ensemble d'embrayage d'une longueur axiale donnée, la capacité de dissipation de la chaleur était augmentée par un facteur de 1,3 et la capacité de couple par un facteur de 1,25. L'essai de ces plateaux à friction d'un seul côte indique que l'usure du patin de friction est nettement inférieure à l'usure qui se produit dans un ensemble d'embrayage classique. L'utilisation de plateaux de friction d'égale épaisseur à friction d'un seul côté diminue le stock de matières premieres necessaire. Avec les plateaux à friction d'un seul côté, une seule épaisseur de plaque d'acier est nécessaire pour réaliser les ames métalliques que les- cannelures doivent être ménagées à la périphérie interne ou externe. Dans un embrayage classique, le plateau de réaction et l'ame métallique du plateau de friction ont des épaisseurs différentes impliquant un stock de plaques d'acier différentes. - Si N plateaux de réaction métalliques et N plateaux de friction du type à friction des deux côtés sont remplacés par (2N 9 a) plateaux comportant chacun une âme métallique et un disque de friction fixé d'un côté seulement, dans un embrayage, non seulement la caractéristique de capacité de dissipation de la chaleur est augmentée, mais la capacité de couple de l'embrayage peut aussi être augmentée par un facteur de a (1 + 2N L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au-dessin annexé, sur lequel - la Fig.1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un embrayage à friction à plusieurs plateaux de la technique-antérieure, et - la Fig.2 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un embrayage à friction à plusieurs plateaux selon l'invention. La Fig.1 représente un embrayage 10 serré par pression de fluide et desserré par un ressort de rappel, comportant un carter extérieur cylindrique 12, dans lequel est monté coulissant un piston 14 actionné par fluide, et un carter intérieur cylindrique 16. Le carter extérieur 12 comporte une rainure ou cannelure 18 formée dans sa surface interne. L'ensemble d'embrayage 10 comprend, en outre, une série de plateaux de réaction annulaires 20 comportant chacun une languette ou cannelure extérieure 22 coopérant avec la rainure 1-8. Un plateau d'appui 24 est aussi en prise avec la rainure 18 et est positionné dans le logement extérieur 12 par une bague de fixation 26. Une série de plateaux d'entrainement à friction 28 sont alternés avec les plateaux de réaction 20, chaque plateau 28 comporte une languette ou cannelure intérieure 30 qui. coopère avec une rainure ou cannelure 32 formée sur la surface extérieure du logement intérieur 16, et chaque plateau 28 comprend une ame métallique 34 de chaque coté de laquelle est fixé un disque de friction annulaire 36. Il s'agit là d'un type classique de dispositif d'embrayage à plusieurs disques ou plateaux. Ainsi que cela est bien connu, le piston 14 coopére avec le carter extérieur 12 pour former une chambre de fluide annulaire 38 qui est mise sous pression sélectivement pour déplacer le piston 14 vers la gauche, de sorte que les plateaux de réaction 20 et les plateaux d'entrainement 28 sont amenés en butée, en transmettant ainsi les forces d'entrainement entre les carters 16 et 12 du fait du contact à friction des disques de friction 36 avec. les plateaux de réaction 20. Le mouvement vers la gauche du dispositif d'embrayage est limité par le plateau d'appui 24 et la bague de fixation 26. Comme le montre clairement la Fig.1, il existe huit surfaces de contact à friction délimitées par les plateaux alternés 20 et 28 et le plateau d'appui 24. La Fig.2 représente un carter extérieur cylindrique 40 ayant une surface intérieure cannelée 42 et un carter intérieur cylindrique 44 ayant une surface extérieure cannelée 46. Un piston 48 actionné par fluide est monté coulissant dans le logement 40 et coopère avec celui-ci pour former une chambre de fluide 50. L'ensemble d'embrayage représenté sur la Fig.2 comprend aussi un plateau d'appui 52 relié à la surfa ce cannelée 42 et une bague de fixation 54 fixée dans le logement 40 pour limiter le mouvement vers la gauche du plateau d'appui 52. L'ensemble d'embrayage de la Fig.2 comprend aussi une série de plateaux de friction annulaires 56 comportant chacun une ame métallique 58 avec une languette ou cannelure extérieure de liaison 60 engagée dans la rainure 42.- Sur chaque âme métallique 58 est fixé un disque de friction annulaire (patin de friction) 62. Comme le montre la Fig.2, un disque de friction annulaire 62 est fixé d'un côté seulement de chaque âme métallique 58. Une série de plateaux d'entrainemen-t à friction 64 sont espacés alternativement avec les plateaux de friction 56, comprenant chacun un noyau métallique 66 ayant une cannelure ou languette intérieure 68 reliée à la surface rainurée 46. Sur chaque ame métallique 66 est fixé d'un côté seulement un disque de friction annulaire (patin de friction) 70. La Fig.2 montre que le disque de friction annulaire 62 est adjacent à la surface métallique du plateau d'entrainement 64 et que le disque de friction 70 est adjacent à la surface métallique du plateau de friction 56. La mise en pression sélective de la chambre de fluide 50 amène le piston 48 à se déplacer vers la gauche, en amenant ainsi les plateaux de friction 56 en butée contre les plateaux d'entrainement adjacents 64, de sorte qu'une liaison d'entrainement à friction est établie entre les carters 40 et 44. La Fig.2 montre aussi la présence de huit surfaces de contact à friction dans l ensemble d'embrayage représenté sur la Fig. Chacune des âmes métalliques 58 et 66 a la même épaisseur que chacun des disques de friction 62 et 70. De cette manière chacun des plateaux de friction 56 a la même épaisseur globale que chacun des plateaux d'entrainement 64. Ces plateaux 56 et 64 sont dénommés plateaux à friction d'un seul côté et sont dits d'égale épaisseur. Dans le dispositif d'embrayage de la technique antérieure représenté sur la Fig.1, les plateaux de réaction 20 ont une épaisseur supérieure à celle des âmes métalliques 34 des plateaux d'entrainement 28. Dans l'ensemble d'embrayage de la Fig.1, les plateaux de réaction 20 constituent un puits de chaleur pour le dispositif d'embrayage pendant l'embrayage. Dans l'ensemble d'embrayage selon la présente invention, comme le montre la Fig.2, chaque noyau métallique 58 et 66 constitue un puits de chaleur pour la dissipation de la chaleur engendrée pendant le serrage de l'embrayage. On a trouvé qu'en utilisant des ames métalliques d'égale épaisseur une amélioration de la capacité de dissipation de chaleur pouvait être obtenue dans un espace axial donné par rapport aux dispositifs d'embrayage classiques. Au contraire, les rames métalliques 34 des plateaux d'entrainement 28 de la technique anterieure ne constituent pas des puits de chaleur pendant l'embrayage. car les disques de friction annulaires 36 sont en fait des isolants thermiques. de sorte qu'une transmission rapide de la chaleur n'est pas possible. On a trouvé aussi que le nombre de plateaux de friction à utiliser dans un dispositif à friction d'un seul côté pouvait être augmenté à l'intérieur d'un espace d'embrayage axial donné sans dégradation de la performance d'évacuation de la chaleur de l'en- semble d'embrayage. Par exemple, un total de dix plateaux à friction d'un seul côté pourrait être utilisé dans le logement de l'embrayage pour le dispositif d'embrayage à friction des deux côtés représenté sur la Fig.1, la longueur axiale utilisée restant la même. Un dispositif d'embrayage utilisant dix plateaux à friction d'un seul côté procurera aussi une capacité de puits de chaleur supérieure à celle du dispositif d'embrayage classique utilisant quatre plateaux de réaction. De plus, l'utilisation de dix plateaux de friction à friction d'un seul côté augmentera la capacité de couple de l'embrayage par un facteur de 1,25. En général, la capacité de couple d'un dispositif d'embrayage, où 2 N plateaux originaux sont remplacés par (2N + a) plateaux, sera augmentée par un facteur de a (1 + 2N Dans le dispositif d'embrayage de la technique antérieure, les huit plateaux montrés sur la Fig.1 pourraient être remplacés par cinq plateaux de réaction et cinq plateaux à friction des deux côtés pour augmenter la capacité de couple de l'embrayage. Cependant, en utilisant les types d'embrayage habituels, la capacité de puits de chaleur.procurée par les cinq plateaux de reaction serait inférieure à la capacité de puits de chaleur procurée par les quatre plateaux de réaction d'un embrayage à huit plateaux.Ainsi, la capacité de couple serait augmentée, mais la caractéristique de dissipation de la chaleur serait diminuee et limiterait, par conséquent, la transmission de 1 énergie en utilisation. Le tableau qui suit illustre ce principe Plateau Plateau de Ensemble d'entraînement réaction d'embrayage EPAISSEUR EPAISSEUR DE EPAISSEUR EPAISSEUR LONGUEUR AXIALE FACTEUR CARACTERIS- CARACTERISTIQUE TYPE TOTALE METAL TOTALE DE METAL en position DE POITS DE TIQUE DE DE DISSIPATION embrayée CHALEUR COUPLE DE LA CHALEUR mm mm mm mm mm 8 plateaux classi- 2,28 1,01 2,32 2,32 18,44 1,00 1,00 1,00 ques à friction des deux côtés 8 plateaux à 2,28 1,65 2,28 1,65 18,26 1,42 1,00 1,42 friction d'un seul côté 10 plateaux à 1,84 1,20 1,84 1,20 mm 18,41 1,30 1,25 1,30 friction d'un seul côté 10 plateaux à 2,03 0,76 1,65 1,65 18,41 0,89 1,25 0,89 classiques à friction des deux côtés Ainsi qu'on peut le voir dans ce tableau, on utilise l'embrayage classique à huit plateaux à double face comme base de référence et on lui attribue, en conséquence, un facteur de puits de chaleur de 1,00, une caracteristique de couple de 1,00 et une caracté ristiqu-e de dissipation de la chaleur de 1,ut. Les autres types d'embrayage ont été estimés par rapport à cette conception de base. Il est évident, à l'examen des données du tableau, qu'une amélioration significative de la capacité d'évacuation de la chaleur a été obtenue en utilisant de-s plateaux à friction d'un seul coté d'égale épaisseur. L'invention permet aussi d'utiliser une transmission qui est conçue pour presenter une capacité de couple donné, dans les dispositifs d'entrainement dans lesquels une grande capacité de couple est désirée, en remplaçant les plateaux d embrayage classiques à friction des deux côtés par un plus grand nombre de plateaux d'embrayage à friction d'un seul cote. Ces deux améliorations apportées aux dispo sitifs d'embrayage sont très importantes pour la souplesse de l'utilisation de la transmission. Les plateaux d'embrayage à friction d'un seul côté offrent aussi l'avantage de diminuer le stock de matières premières, ainsi qu'il a été dit précédemment. En regle générale. l'âme métallique pour les plateaux d'embrayage et les plateaux de réaction est achetee sous la forme de tôles laminées, à partir desquelles on estampe les disques annulaires. Quand les plateaux d'embrayage sont tous de la même épaisseur, un seul rouleau de matière première peut etre stocké, que le noyau métallique des plateaux d'embrayage soit à estamper avec une cannelure intérieure ou extérieure.Il est clair que cette voie procure d'importantes écono mies en coûts de stockage du double point de vue de l'encombrement et des disponibilités de matière. Des essais classiques ont été conduits pour déterminer l'effet que des actions d'embrayage rapides auraient sur un embrayage à friction a plusieurs plateaux selon 1 invention. Un embrayage classique qui a été examiné à titre de référence a montré une diminution du coefficient de frottement (temps d'embrayage accru) après 1000 cycles de fonctionnement. Les plateaux d'embrayage à friction d'un seul côté d'egale épaisseur selon la présente invention ont montré après 1000 cycles une augmentation du coefficient de frottement (temps d'embrayage réduits. C'est là une caractéristique souhaitable quand la transmission est calibrée ou réglée en cours de production, puisque le technicien sait alors que le temps de serrage ne s'allongera pas pendant la durée de vie de l'embrayage.Ces essais d'embrayage cycliques ont aussi montré que les plateaux à friction d'un seul côté d'égale épaisseur présentent approximativement la moitié de l'usure des plateaux classiques, ont moins de taches thermiques que ces derniers et montrent légèrement plus de "queue de coq" ("rooster-tail") sur la courbe de couple ( la queue de coq sur la courbe de couple indique le différentiel de frottement entre les conditions statiques et dynamiques). L'allongement du temps de déplacement se traduit généralement par un glissement excessif de l'embrayage et peut amener une défaillance prématurée. Avec la présente invention, en utilisant aussi bien huit que dix plateaux d'égale épaisseur, on a observé une diminution du temps de déplacement de l'ordre de 0,1 à 0,06 sec. Un embrayage à plusieurs plateaux selon l'invention a aussi été essayé à une capacité de co ple supérieure à la capacité nominale et a été comparé à un embrayage classique à friction des deux cotés. essayé dans les memes conditions. L'embrayage classique a montré une degradation thermique importante des plateaux de friction et des plateaux de réaction, tandis que les plateaux d'embrayage à friction d-' un seul côté d'egale épaisseur n'ont pas montré de degradation thermique Ceci est attribué à l amélio- ration du puits de chaleur qui est obtenue en utilisant un embrayage à friction à plusieurs plateaux selon l'invention. Bien que ce dispositif utilisant des plateaux à friction d un seul côté ait été testé sous la forme d'un embrayage. il offre la même efficacité sous la forme d'un frein. Dans le contexte d'un frein. l'élément d'entrée serait la partie rotative du frein et l élément de sortie en serait la partie statique (fixe). REVENDICATIONS 1. Dispositif à friction à plusieurs plateaux comportant un élément d'entrée et-un élément de sortie délimitant partiellement un espace axial prédéterminé pour utiliser N plateaux métallique de réaction reliés par cannelures à un élément et N plateaux de friction reliés par cannelures à l'autre élément et ayant une caractéristique de dissipation de la chaleur de 1,00 et un facteur de capacité de couple de 1,00, caractérisé en ce que les N plateaux métalliques de réaction et les N plateaux de friction sont remplacés par au moins 2 N plateaux de friction d'égale épais- seur (56 et 64) comprenant une âme métallique (58 ou 66) sur un seul côté de laquelle est fixé un disque de friction (62 ou 70) et reliés alternativement aux élements d'entrée et de sortie (40 et 44), des surfaces métalliques exposées faisant face aux surfaces des disques de friction, chacune des àmes métalliques ayant la même épaisseur, de sorte que, au total, le dispositif possède un facteur de capacite de couple au moins égal à 1,00 et un facteur de dissipation de la chaleur supérieur à 1,00. 2. Dispositif à friction à plusieurs plateaux suivant la revendication 1, caractérise en ce que l'espace axial prédéterminé a une longueur axiale en position embrayée comprise entre 15,24 et 21,59 mm pour recevoir N plateaux métalliques de réaction, d'égale épaisseur comprise entre 1,65 et 2,31 mm et N plateaux de friction à âme métallique à friction des deux cotés, ayant chacun une âme métallisque dont l'épaisseur est comprise entre 0,76 et 1,01 mm et que les N plateaux de réaction métalliques et les N disques de friction sont remplacés par au moins 2 N plateaux de friction d'égale épaisseur (56 et 64) ayant chacun une àme métallique d'égale épaisseur (58 ou 66) et un disque de friction annulaire (62 ou 70) fixé d'un seul côté de l'même métallique, lesdits plateaux de remplacement ayant chacun une épaisseur comprise entre 1,84 et 2,41 mm et ayant, au total, une longueur axiale en position embrayée approximativement égale à la- longueur incluse des plateaux remplacés. 3. Dispositif à friction à plusieurs pla teaux suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les plateaux de remplacement (56 et 64) ont un facteur de dissipation. de la chaleur combiné superieur à 1,30. 4. Dispositif à friction à plusieurs plateaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte (2N + a) plateaux de remplacement (56 et 64) procurant un facteur de capacité de couple total de a (1+ - 2N 5. Dispositif à friction à plusieurs plateaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il présente la forme d un embrayage. 6. Dispositif à friction à plusieurs plateaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il présente la forme d'un frein.