Brevet FR2554190A1 — publié le 19850503

L'invention concerne un disque élastique de forme annulaire pour transmettre ou accumuler des forces, par exemple dans la commande d'embrayages à disques, qui est produit par décou- page d'un matériau en forme de plaque et possède des portions orientées radialement ou languettes, que des portions orientées circonférentiellement ou ponts relient entre elles en une con- figuration en méandres. L'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer un tel disque élastique ou disque-ressort, utilisable notamment à la façon d'un levier comme élément de commande d'un embrayage à disques, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Les disques de ce type connus jusqu't présent sont en acier pour ressorts et présentent des entailles radiales qui partent alternativement du bord intérieur et du bord extérieur du disque. Les languettes radiales ainsi formées sont sollicitées à la flexion lors de la transmission d'efforts. Pour pouvoir trans- mettre des efforts suffisamment élevés en résistant aux sollici- tations à la flexion qui sont alors produites, les disques doivent être relativement épais. Ceci a pour conséquence que les disques- ressorts connus, en forme d'assiette par exemple, sont relativement rigides. Comme la résistance à la déformation qui résulte de cette rigidité doit être vaincue en plus lors de la transmission d'efforts, l'effort de commande requis est augmenté. Le but de l'invention est de perfectionner les disques connus de manière que leur résistance à la déformation soit considérablement réduite, mais sans que la solidité et la durée de service du disque ne soient affectées. Un autre but de l'invention est d'indiquer un procédé simple pour fabriquer un tel disque, de même qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce-procédé. Selon l'invention, un disque élastique comme défini au début est caractérisé en ce que les languettes radiales sont séparées les unes des autres, entre les ponts successifs, tout au moins sur le bord intérieur du disque, par des fentes étroites dont la largeur, mesurée quand le disque est à l'état plan, est inférieure d'au moins 10 % à l'épaisseur du disque. Avec une telle réalisation, les languettes radiales voisines sont situées très= proches les unes des autres, ce qui permet de loger un grand nombre de languettes, donc également un grand nombre de boucles (de la configuration en méandres) dans l'espace disponible. De ce fait, le disque selon l'invention est souple, bien que les languettes radiales elles-mêmes soient relativement épaisses. Comme le disque porte un grand nombre de languettes relativement épaisses, il est capable de transmettre d'importants efforts. La résistance à la déformation du disque reste cependant faible et les sollicitations du matériau dans les sections des languettes et les ponts qui relient cellesci sont également faibles. Ceci explique pourquoi le disque selon l'invention, notamment lorsqu'il est utilisé comme un élément de commande agissant à la façon d'un levier dans un embrayage par exemple, est remarquable par une durabilité supérieure à la moyenne. Il est avantageux d'utiliser le disque pour transmettre des efforts de commande relativement élevés, dans des embrayages à disques par exemple, mais on peut l'employer aussi comme un ressort simple, par exemple comme un disque-ressort en forme d'assiette dans des soupapes ou des clapets. Selon un mode de réalisation préféré du disque de l'invention, les fentes entre les ponts voisins possèdent également sur le bord extérieur du disque une largeur qui est inférieure à l'épaisseur du matériau du disque dans cette région et la distance entre les languettes voisines, reliées par les ponts, est égale ou supérieure, tant sur le bord intérieur que sur le bord extérieur du disque, à l'épaisseur du matériau du disque dans la région concernée. Ce mode de réalisation permet l'utilisation optimale de l'espace disponible. Il s'est également avéré avantageux de disposer les languettes radiales voisines du disque de manière qu'elles forment un angle aigu entre elles à partir des fentes et qu'elles s'étendent en ligne droite jusqu'à l'autre bord du disque. Cette conformation facilite la fabrication et améliore également la transmission des efforts en raison de la forme droite des languettes. Le disque selon l'invention peut être fabriqué par découpage au laser, par électro-érosion, par attaque chimique et des processus analogues. Comme la largeur des fentes entre les languettes voisines est inférieure à l'épaisseur du matériau, la fabrication du disque par une simple opération de découpage unique pose des difficultés. Le procédé selon l'invention simplifie la fabrication; il consiste à produire d'abord, par découpage, un disque brut, avec des languettes radiales et des ponts radialement décalés pour former une configuration en méandres, dont les fentes entre les languettes possèdent une largeur supérieure à l'épaisseur du matériau, puis à déformer le disque brut en un disque élastique fini, avec des fentes étroites entre les languettes, par compression radiale du disque brut. Dans ce procédé, la mise en forme du disque s'effectue également par un processus de découpage en soi connu et ayant donné ses preuves, qui est suivi d'un simple pro- cessus de cintrage réalisable avec un équipement relativement simple. Le disque selon l'invention peut être plan à l'état détendu. Il est cependant possible aussi de le réaliser sous forme d'un disque-ressort en assiette lorsque, conformément à l'invention, le disque brut est déformé en assiette pendant la compression radiale ou immédiatement à la suite de celle-ci. On obtient ainsi un disque-ressort qui n'est pas plan, par exemple comme ceux uti- lisés dans des soupapes, des clapets et ainsi de suite. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé comprend, pour la réception du disque brut, un anneau de formage divisé en secteurs, qui entoure le bord extérieur du disque brut par un rebord en haut et qui présente sur son bord extérieur une surface de guidage conique qui est guidée sur la surface intérieure conique d'un poinçon de formage disposé axialement mobile. Le disque brut obtenu par l'opération de découpage, qui présente un plus grand diamètre que le disque fini, est simplement posé dans l'anneau de formage; par l'abaissement consécutif du poinçon de formage, cet anneau est comprimé radialement, et le disque brut avec lui, de sorte qu'on obtient un disque plus petit à la fin de cette déformation. Celle-ci peut être effectuée à froid, surtout lorsque le disque est ensuite trempé, mais il est possible également de prévoir une déformation à chaud. Pour empêcher l'ondulation du disque brut pendant la déformation, on peut prévoir, selon un perfectionnement de l'invention, une pièce de maintien qui est montée élastiquement sur le poinçon de formage et qui maintient le disque brut en place sur l'anneau de formage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface d'appui pour le disque brut sur l'anneau de formage possède une forme conique et le poinçon de formage est équipé d'un poinçon intérieur axialement mobile en direction de cette surface d'appui et pourvu d'une surface de formage conique paral- lèle à la surface d'appui. Ce dispositif ou outillage permet de façon avantageuse de déformer le disque en assiette en même temps que s'effectue sa compression radiale. D'autres conformations sont réalisables de façon analogue. En donnant des formes adéquates à la surface d'appui et à la surface de formage du poinçon intérieur, il est possible, par exemple, d'obtenir un disque-ressort ondulé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexéssur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un embrayage à disques comprenant un disque-ressort selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan de ce disque- ressort, montrant dans sa moitié gauche le disque brut et dans sa moitié droite le disque déformé fini; - la figure 3 est une coupe axiale schématique d'un dispositif selon l'invention pour fabriquer un tel disque-ressort; et - les figures 4 et 5 montrent, par des coupes par- tielles, également schématiques, unevariante de ce dispositif. L'embrayage à disques multiples représenté sur la figure 1 possède un carter 1 en forme de cloche, qui est fermé par un couvercle discolde 2, maintenu par un jonc 3 dans le carter 1. Celui-ci contient un empilage de disques 4 qui présentent alterna- tivement une denture sur le bord extérieur et sur le bord intérieur. Les disques munis d'une denture extérieure 5 pénètrent par celle-ci dans une denture complémentaire du carter 1, tandis que les disques munis d'une denture intérieure 6 pénètrent par celle-ci dans un arbre 7 présentant à cet effet des cannelures complémentaires, de sorte qu'ils sont solidarisés en rotation avec l'arbre. Un anneau de pression 8 est disposé concentriquement autour de l'arbre 7 et agit par l'intermédiaire d'un disque 9 selon l'invention, for- mant levier, sur un plateau de pression annulaire I0 appuyé contre l'empilage de disques 4. Le disque 9 est appuyé par son bord extérieur 11 sur un épaulement intérieur 12 du carter 1 et son bord intérieur 13 est appliqué contre l'anneau de pression 8. Une zone annulaire située entre le bord intérieur 13 et le bord extérieur 11 du disque 9 est appuyé contre un bourrelet I4 du plateau de pression 10. Comme il ressort de la figure 2, le disque-ressort 9 est constitué de languettes radiales 15 qui sont reliées entre elles, alternativement sur le bord extérieur 11 et sur le bord intérieur 13 du disque, par des ponts I6 orientés dans le sens circonférentiel. Les languettes radiales 15 et les ponts 16 qui les relient forment ainsi une configuration en méandres. La moitié gauche de figure 2 montre un disque "brut" 9', à partir duquel est réalisé, par une opération de déformation> le disque fini 9 représenté dans la moitié droite. Le disque brut 9' est également constitué de languettes radiales 15 et de ponts 16 s'étendant circonférenciellement. Outre par le diamètre>, le disque brut 9' diffère du disque fini 9 par le fait que, tant sur le bord intérieur 13 que sur le bord extérieur 11, les fentes 17' entre les languettes 15 voisines sont beaucoup plus larges que les fentes 17 du disque fini 9. Les fentes 17i du disque brut 9' possèdent une largeur qui est supérieure, de beaucoup le plus souvent, A l'épais- seur du matériau du disque 9 ou 9', tandis qu'une particularité essentielle du disque fini 9 est que les fentes 17 sont étroites, leur largeur étant inférieure d'au moins 10 % à l'épaisseur du matériau du disque 9 dans la zone voisine des languettes 15. Les fentes étroites 17 permettent de loger un nombre relativement grand de languettes radiales 15 pour un diamètre donné du disque 9, de sorte que celui-ci est relativement souple et est néanmoins capable de transmettre des efforts élevés. Un autre avantage de cette réalisation est que le disque souple 9 ne demande que de faibles efforts de déformation, même lorsque les languettes radiales 15 et les ponte 16 sont relativement épais. Pour cette raison, le disque 9 est remarquable également par une robustesse et une durabilité particulières, également sous des sollicitations alternantes. Comme le disque fini 9, en raison des fentes étroites 17, ne peut pas être produit sans difficultés par une simple opération de découpage, on produit d'abord le disque brut 9', dont le découpage ne pose pas de problèmes parce que les fentes 17' sont nettement plus larges. Le disque brut 9' est ensuite déformé par une compression radiale en un disque fini 9 comme celui repré- senté sur la moitié droite de la figure 2. Les languettes 15 voisines, qui sont initialement à peu près parallèles sur le disque brut 9', sont amenées par cette opération à-la forme représentée sur la moitié droite de figure 2, o elles s'écartent mutuelle- ment sous un angle aigu à partir des fentes 17 sur le bord exté- rieur ll et à partir des fentes 17 sur le bord intérieur 13 du disque. La longueur des ponts 16 est choisiede manière que les zones 18 entourées par les ponts et les languettes 15 puissent être découpées sans difficultés. L'outillage représenté sur la figure 3 est entouré d'une enveloppe cylindrique 19, sur le fond de laquelle est guidé un anneau de formage 20 qui est composé de secteurs déplaçables dans le sens radial. Les différents secteurs constituant l'anneau de formage 20 sont disposés concentriquement autour d'un moyeu central 21 prévu sur le fond de l'enveloppe 19 et sont poussés radialement vers l'extérieur par des ressorts 22. Sur le dessus de l'anneau de formage 20, ses secteurs forment une surface d'appui 23 pour le disque brut 9', ou le disque- ressort 9 qui en est produit. La surface d'appui 23 est entourée à son bord extérieur par un rebord 23 dirigé vers le haut et retenant le disque 9 exté- rieurement. Sur le bord extérieur de l'anneau 20, ses secteurs forment une surface de guidage conique 25, avec laquelle coopère un poinçon de formage 26. Ce poinçon est guidé axialement dans l'enveloppe 19 et glisse par une surface intérieure conique 27 sur la surface conique de guidage 25, de sorte que l'abaissement du poinçon 26 dans l'enveloppe 19 provoque la compression radiale de l'anneau de formage 20 et du disque brut 9' avec lui. Ce dernier passe ainsi de la forme représentée sur la moitié gauche de la figure 2 à la forme du disque-ressort fini 9 représenté sur la moitié droite de cette même figure. Une pièce de maintien 28 maintient le disque en place sur la surface d'appui 23 de l'anneau de formage 20 pendant la déformation. La pièce de maintien 28 est appuyée par des ressorts 29 sur une pièce de pression 30 du poinçon de formage 26. Les figures 4 et 5 montrent une variante du dispo- sitif selon figure 3 en différentes positions de travail. Dans cette variante, la surface d'appui 23 de l'anneau de formage 20 possède une forme conique. Dans le poinçon de formage 26 coulisse en outre, dans le sens axial, un poinçon intérieur 31 qui possède une sur- face de formage conique 32 parallèle à la surface d'appui 23. Le bord intérieur du poinçon 31 présente un rebord 33 dirigé vers le bas et formant une butée pour le bord intérieur du disque 9 lors de la déformation. A la position de travail représentée sur la figure 4, le poinçon de formage 26 et le poinçon intérieur 31 occupent leur position de départ en haut. Le disque brut 9' à déformer, placé dans l'anneau de formage 20, est appuyé par son bord extérieur contre le rebord 24. Lorsque le poinçon 26 est abaissé, les secteurs de l'anneau 20 se déplacent radialement vers l'intérieur, de sorte que le disque brut 9' est comprimé radialement. Le poinçon inté- rieur 31 a pour fonction de presser le disque brut 9' sur la sur- face d'appui conique 23 et de lui donner ainsi une forme en assiette. Ceci peut s'effectuer en même temps que la déformation radiale produite par l'abaissement du poinçon de formage 26, mais il est possible aussi de réaliser la déformation en assiette avec un déca- lage dans le temps, c'est-à-dire à la suite de la déformation ra- diale. La figure 5 montre la position de travail o le poinçon de formage 26 et le poinçon intérieur 31 ont été abaissés à la position de fin de course et o le disque 9 possède déjà sa forme finale comprimée et en assiette. REVEN D I CATI 0 N S 1. Disque élastique de forme annulaire pour transmettre ou accumuler des forces, par exemple dans la commande d'embrayages A disques, qui est produit par découpage d'un matériau en forme de plaque et possède des portions orientées radialement ou languettes, que des portions orientées circonférentiellement ou ponts relient entre elles en une configuration en méandres, caractérisé en ce que les languettes radiales (15) sont séparées les unes des autres, entre les ponts (16) successifs, tout au moins sur le bord inté- rieur du disque (9), par des fentes étroites (17) dont la largeur, mesurée quand le disque (9) est à l'état plan, est inférieured'au moins 10 % à l'épaisseur du disque (9). 2. Disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes (17) entre les ponts (16) voisins sur le bord exté- rieur (11) du disque possèdent également une largeur qui est inférieure à l'épaisseur du matériau du disque (9) et en ce que la distance entre les languettes (15) voisines, reliées par les ponts (16) sur le bord intérieur (13) et sur le bord extérieur (11) du disque, est égale ou supérieure à l'épaisseur du matériau du disque (9) dans la région considérée. 3. Disque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les languettes radiales (15) voisines renferment entre elles un angle aigu, à partir des fentes (17>, et s'étendent en ligne droite jusqu'à l'autre bord du disque (9). 4. Procédé pour la fabrication du disque selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on produit d'abord, par découpage, un disque brut (9'), possédant des languettes ra- diales (15) et des ponts (16) radialement décalés en une configu- ration en méandres, dont les fentes (17') entre les languettes (15) possèdent une largeur supérieure à l'épaisseur du matériau et que, ensuite on déforme le disque brut (9') par compression radiale en un disque (9) fini avec des fentes (17) étroites entre les lan- guettes (15). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le disquebrut (9') est déformé en assiette pendant la compression radiale ou immédiatement à la suite de cette compression. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend, pour la réception du disque brut (9'), un anneau de formage (20) divisé en secteurs, qui entoure le bord extérieur (11) du disque brut (9') par un rebord (24) dirigé vers le haut et dont le bord extérieur porte une surface de guidage conique (25) qui est guidée sur la surface intérieure conique (27) d'un poinçon de formage (26) disposé axia- lement mobile. - 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de maintien (28) appuyéeélastique- ment sur le poinçon de formage (26) et maintenant le disque brut (9') sur l'anneau de formage (20). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caracté- risé en ce que la surface d'appui (23) pour le disque brut (9') sur l'anneau de formage (20) possède une forme conique et que le poinçon de formage (26) contient un poinçon intérieur (3I) qui est axialement mobile en direction de la surface d'appui (23) et qui possède une surface de formage conique (32) parallèle à la surface d'appui (23).