Brevet FR2556062A1 — publié le 19850607

DISPOSITIF D'EMBRAYAGE A DISQUES DE FRICTION La présente invention a pour objet un dispositif d'embrayage à disques de friction, notamment pour véhicule automobile, comportant une première plaque de friction apte à être entraînée autour d'un axe de rotation, une se- conde plaque de friction guidée solidaire en rotation mais déplaçable axialement sur la première plaque de friction et un disque d'embrayage disposé entre la première et la secon- de plaque de friction en direction axiale, coaxialement à celles-ci, et apte à tourner par rapport aux plaques de friction, un dispositif à ressort précontraignant la secon- de plaque de friction vers la première plaque de friction, de façon élastique en direction axiale et un dispositif de débrayage. Dans les dispositifs d'embrayage à disque de fric- tion utilisés habituellement dans la technique antérieure, la première plaque de friction est conformée en volant d'i- nertie et est constituée par un disque d'acier en une seu- le pièce relativement lourd avec un moment d'inertie prédé- terminé. Le but de la présente invention est de trouver un moyen permettant, pour un moment d'inertie prédéterminé, de diminuer le poids global du dispositif d'embrayage. Ce but est atteint selon l'invention en ce qu'au *25 moins une des deux plaques de friction est constituée, dans sa zone radialement extérieure, en un matériau dont le poids spécifique est plus grand que le poids spécifique de sa zone radialement intérieure. Les zones radialement intérieu- res, notamment celle de la plaque de friction constituant le volant d'inertie, qui ne contribuent que très peu au mo- ment d'inertie, augmentent cependant le poids. Le poids du dispositif d'embrayage peut donc être diminué de façon im- portante lorsque seules les zones radialement extérieures du dispositif d'embrayage, qui contribuent de façon relati- vement importante au moment d'inertie, sont constituées en un matériau lourd, tandis que les zones radialement inté- rieures de la plaque de friction, qui n'augmentent compara- tivement que faiblement le moment d'inertie, sont en un ma- tériau léger. La diminution de poids peut être obtenue en ce que la plaque de friction est constituée globalement en un matériau léger et porte sur sa périphérie une bague en ma- tériau lourd. Comme matériau léger on peut utiliser par exemple du matériau synthétique, notamment du matériau syn- thétique en résine thermodurcissable renforcée de fibres de carbone ou de l'aluminium. Au lieu d'appliquer le matériau lourd à la façon d'une bague homogène sur un disque ôu un anneau circulaire en un matériau plus léger, le poids spé- cifique de la matière plastique ou de l'aluminium peut être augmenté localement par le dép8t de particules de matériau plus lourd. La fonte grise, l'acier ou d'autres matériaux relativement lourds comme par exemple le spath pesant ou similaire sont tout indiqués pour former les particules de matériau lourd. Dans la mesure ou les caractéristiques de friction des matériaux utilisés pour des plaques de friction ne correspondent pas aux exigences souhaitées, les plaques de friction peuvent être recouvertes de garnitures de fric- tion supplémentaires, notamment en carbone renforcé de fi- bres de carbone. Dans une forme de réalisation préférée, une bague formée de préférence en acier estmontée avec ajustement pressé sur la périphérie extérieure de la plaque de friction formant le volant d'inertie. La bague, qui peut être utili- sée simultanément comme carter du dispositif d'embrayage absorbe les forces centrifuges qui se produisent. La bague est cintrée le long de son bord tourné axialement à l'oppo- sé de l'autre plaque de friction, de façon à former un re- bord annulaire s'étendant radialement vers l'intérieur et s'appliquent contre l'arrière de la première plaque de fric- tion. Par son cintrage la bague est non seulement fixée axia- lement mais est également serrée solidement, avec précon- trainte radiale, sur la périphérie extérieure de la plaque de friction. De préférence, un disque en tôle muni de moulures est prévu pour la fixation de la plaque de friction consti- tuant le volant d'inertie. Les moulures rigidifient le dis- que en tôle aussi bien en direction axiale que périphérique. Le disque en tôle transmet le moment de rotation du vilebre- quin aux plaques de friction et absorbe la force de débraya- ge axiale du dispositif d'embrayage. Le diamètre extérieur du disque en tôle est, de façon appropriée, supérieur ou égal au diamètre extérieur du disque d'embrayage:et s'étend jusque dans la zone de fixation du carter du dispositif d'embrayage. Les moulures s'étendent essentiellement radiale- ment par rapport à l'axe de rotation et forment entre le disque en tôle et la bague de4friction voisine des canaux d'air de refroidissement. De toute façon l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non li- mitatifs plusieurs formes de réalisation du dispositif d'em- brayage selon l'invention. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale axia- le de la moitié supérieure d'un dispositif d'embrayagepar traction à disques de friction pour véhicule automobile; Figure 2 est une vue de détail selon la flèche II du dispositif de figure 1; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale axia- le de la moitié supérieure d'un dispositif d'embrayage par pression à disques de friction pour véhicule automobile; Figure 4 est une vue en coupe longitudinale axia- le de la moitié supérieure d'une autre forme de réalisation d'un dispositif d'embrayage par traction à disques de fric- tion pour véhicule automobile. Le dispositif d'embrayage par traction à disques de friction pour véhicule automobile représenté dans les figures 1 et 2 comprend un volant d'inertie (1) qui est fixé au moyen d'un disque en tôle métallique (3) de forme annulaire sur une bride (5) d'un vilebrequin (9) tournant autour d'un axe de rotation (7). Le volant d'inertie (1) porte un carter d'embrayage (11il) de forme essentiellement annulaire, qui renferme, du c8té du volant d'inertie (1) opposé axialement au vilebrequin (9) une plaque de pression (13) ayant essentiellement la forme d'un disque annulaire. La plaque de pression (13) est guidée, solidaire en rotation mais déplaçable axialement, sur le carter d'embrayage (11) à l'aide de plusieurs barrettes tangentielles (15) réparties en direction périphérique. Un disque d'embrayage (17), coa- I0Oxial à l'axe de rotation (7), est disposé axialement entre le volant d'inertie (1) et la plaque de pression (13) et est, d'une façon usuelle, accouplé solidaire en rotation mais déplaçable axialement avec un arbre d'entrée (19) d'une boite de vitesses non représentée sur le dessin. Le disque d'embrayage (17) porte des garnitures de friction (21) et peut comprendre des dispositifs d'amortissement d'oscilla- tion de torsion, indiqués en (23) ainsi que des dispositifs d'amortissement d'oscillation par.friction non représentés. Un diaphragme ressort (25) est serré entre le carter d'em- brayage (11) d'une part et la plaque de pression (13) d'au- tre part, et précontraint la plaque de pression (13) contre le volant d'inertie (1) par l'intermédiaire des garnitures de friction (21) du disque d'embrayage (17). Le diaphragme ressort (25) est en appui dans la zone de son pourtour ex- térieur contre le carter d'embrayage (11) et porte le long d'un cercle-de diamètre compris entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur, contre des saillies (27) de la plaque de pression (13). La plaque de pression (13) peut être déchargée de la force de pression du diaphrame ressort (15) et le dispositif être débrayé, au moyen d'une butée de débrayage (31) montée déplaçable axialement sur un tube de guidage (29) de la boite de vitesse et qui est en prise avec les extrémités radialement à l'intérieur des languettes du - diaphragme ressort (25). Le volant d'inertie (1) est formé d'un matériau relativement léger comparé aux matériaux habituellement utilisés pour la réalisation de- volants d'inertie, et est en particulier, en un matériau synthétique en résine thermodur- cissable renforcé par des fibres de carbone comme par exem- ple de la résine phénolique ou de la résine époxy. Dans la zone radialement à l'extérieur du volant d'inertie qui con- tribue comparativement beaucoup au moment d'inertie, sont déposées des particules en matériau lourd (33) qui augmen- tent le poids spécifique du matériau synthétique dans la zone radialement à l'extérieur par rapport à la zone radia- lement à l'intérieur dépourvue de particules en matériau lourd. Les particules en matériau lourd peuvent par exemple être en fonte grise, en acier ou un minéral lourd comme par exemple le spath pesant. La plaque de pression (13) qui est de préférence également en un matériau relativement léger par rapport aux plaques de pression usuelles, est fabriquée de préférence dans le même matériau que le volant d'inertie. Des particules de matériau lourd, comme indiqué en (34) peu- vent également être déposées de la même façon que précédem- ment dans la zone radialement à l'extérieur afin d'augmenter le moment d'inertie. Le volant d'inertie (1) porte une garniture de friction (35) afin d'améliorer les caractéristiques de fric- tion. La garniture de friction peut être par exemple en car- bone renforcé de fibres de carbone ou en aluminium et éven- tuellement être supprimée. La plaque de pression (13) peut également être munie d'une garniture de friction de ce type. Le carter d'embrayage (11) entoure un rebord annu- laire (37) du volant d'inertie (1) s'étendant radialement. Il est monté avec ajustement pressé avec précontrainte ra- diale sur la périphérie externe du rebord annulaire (37) et absorbe les forces centrifuges agissant sur le matériau du volant d'inertie. Le-bord du carter (11) situé axialement à l'opposé du diaphragme ressort (25) est cintré derrière la face frontale du volant d'inertie (1) située du c8té du vilebre- quin et forme un rebord annulaire (39) s'étendant radiale- ment vers l'intérieur, qui maintient le carter d'embrayage (11) sur le volant d'inertie (1). Par le cintrage du bord du carter d'embrayage (11), ce dernier est simultanément serré solidement en direction radiale sur le volant d'iner- tie (1). Un épaulement (41) orienté axialement en direction du rebord annulaire (39) fixe le carter d'embrayage (l) sur le volant d'inertie (1) dans la direction axiale oppo- sée. Une couronne dentée (43) est montée sur le côté exté- rieur de la gorge formée par l'épaulement (11) pour l'engrè- nement du pignon du démarreur. Le disque en tôle (3) est fixé par son bord radia- lement intérieur avec des vis (45) sur la bride (5) du vile- brequin (9). Le disque en tôl81e (3) fait saillie, dans sa zone radialement à l'intérieur, au-delà de la périphérie intérieure du volant d'inertie (1) qui a essentiellement la forme d'un disque annulaire et s'étend dans sa zone radiale- ment à l'extérieur, sensiblement jusqu'à la périphérie-ex- terne du volant d'inertie (1), o il est fixé, au moyen de vis (47), sur le volant d'inertie (1) à travers le rebord annulaire (39). Des nervures ou moulures (49) s'étendant essentiellement radialement sont réalisées par emboutissage dans le disque en tôle (3), et renforcent ce disque en tôle aussi-bien axialement qu'en direction périphérique. Les mou- lures s'étendant entre le disque en tôle (3) et le volant d'inertie (1) forment des canaux d'air de refroidissement ouverts des deux côtés du volant d'inertie (1) en direction radiale pour le refroidissement du volant d'inertie (1). Entre des canaux d'air de refroidissement se succédant en direction périphérique, le volant d'inertie (1) peut s'ap- puyer sur toute sa largeur radiale contre le disque de tôle (3). Le volant d'inertie (1), la plaque de pression (13), le disque d'embrayage (17) et le diaphragme ressort (25) constituent un ensemble qui peut en tant que tel être fixé au moyen des vis (47) de façon amovible sur le disque de tôle (3) et par là être fixé sur le vilebrequin (9). Un tel ensemble constructif est plus facile à monter que les embrayages usuels,,dans lesquels l'ensemble des plaques de pression doit être fixé sur le volant d'inertie à l'en- contre de la force d'un diaphragme ressort. Des tenons de centrage facilitant le centrage ou similairE peuvent en ou- tre être prévus le cas échéant. La figure 3 montre un dispositif d'embrayage par pression à disques de friction pour véhicule automobile, qui se différencie principalement du dispositif d'embrayage des figures 1 et 2 seulement par la disposition de ses bar- rettes tangentielles guidant la plaque de pression sur le volant d'inertie et par l'appui du diaphragme ressort sur le carter d'embrayage et sur la plaque de pression, qui est différent et correspond au mode d'actionnement, ainsi que par la butée de débrayage. Les éléments ayant la même fonc- tion sont désignés par les mêmes références que dans les figures 1 et 2 augmentées de 100. Pour de plus amples explications on se reportera donc à la description des figures 1 et 2. - Les nezs (127) de la plaque de pression (113) sont disposés individuellement à sa périphérie externe et pren- nent appui sur le diaphragme ressort (125)- dans la zone de la périphérie externe de celui-ci. Le carter (111) du dis- positif d'embrayage s'étend jusque dans une zone médiane du diaphragme ressort (125), qui est appuyé dans cette zone sur le carter d'embrayage (111), sur le c8té de ce diaphrag- me ressort opposé axialement à la plaque de pression (113). La plaque de pression (113) est déchargée, au moyen d'un mouvement de débrayage dirigé vers le vilebrequin (109) de la butée de débrayage (131), de la-force de précontrainte du diaphragme ressort (125). Les barrettes tangentielles (115) sont fixées par une de leurs extrémités sur la plaque de pression (143), par leur autre extrémité directement sur le volant d'inertie (101) et donc pas par l'intermédiaire du carter-(111). Ce mode de fixation facilite l'assemblage du dispositif d'embrayage et peut éventuellement être éga- lement utilisé dans l'embrayage par traction de la figure 1. Le partage des poids du volant d'inertie (101) et éventuel- lement de la plaque de pression (113) est en particulier réalisé de la même façon que pour l'embrayage par traction des figures 1 et 2. De même la fixation de l'ensemble d'em- brayage sur le disque en tôle (103) est réalisée de la même façon. La figure 4 montre un dispositif d'embrayage par traction à friction pour véhicule automobile dont le volant d'inertie (201) est fixé directement au moyen de vis (203) sur une bride (205) d'un vilebrequin (209) tournant autour d'un axe de rotation (207). L'embrayage comprend un carter (211) qui est fixé au moyen de vis (212) sur la face fronta- le du volant d'inertie (201) située à l'opposé, axialement, du vilebrequin. Le carter (211) renferme une plaque de pres- lO sion (213) qui est fixée solidaire en rotation mais dépla- çable axialement sur le carter (211) au moyen de plusieurs barrettes tangentielles (215) réparties en direction péri- phérique. Un disque d'embrayage (217) est disposé axiale- ment entre la plaque de pression (213) et le volant d'iner- tie (201), et est monté de façon usuelle, solidaire en rota- tion mais déplaçable axialement sur un arbre d'entrée (219) de la boite de vitesse (non représentée). Le disque d'em- brayage (217) porte des garnitures de friction (221) et ren- ferme éventuellement un dispositif d'amortissement des os- cillations de torsion (223). Un diaphragme ressort (225) est en appui dans sa zone périphérique extérieure contre le carter d'embrayage (211) et porte, par un contour périphé- rique situé entre le contour périphérique intérieur et le contour périphérique extérieur, contre des nezs (227) de la plaque de pression (213). La plaque de pression (213) peut être déchargée et le dispositif débrayé, au moyen d'un dis- positif de débrayage (229). Le volant d'inertie (201) a essentiellement la forme d'un disque annulaire et porte, dans la zone des gar- nitures de friction (221) du disque d'embrayage (217), éga- lement une garniture de friction (231) en carbone renforcé de fibres de carbone ou en aluminium. Le volant d'inertie (201) est en outre en un matériau plus léger que les volants d'inertie usuels, par exemple en matière synthétique en ré- sine thermodurcissable renforcée de fibres de carbone ou en aluminium, des particules de matériau'lourd (233) étant déposées dans la zone radialement à l'extérieur du volant d'inertie pour en augmenter le moment d'inertie. Les parti- cules de matériau lourd peuvent de même que précédemment être en fonte grise, acier.ou en un minéral lourd tel que du spath pesant. Afin de pouvoir mieux absorber les forces centrifuges, la périphérie externe du volant d'inertie (201) peut contenir des couches d'armature (235) supplémen- taires. Le dispositif d'embrayage selon la figure 4, peut également être conformé en dispositif d'embrayage par pres- sion. 255606Z -REVENDICATIONS- 1- Dispositif d'embrayage à disque de friction notamment pour véhicule automobile du type comprenant: a) une première plaque de friction (1; 101; 201) apte à être entraînée autour d'un axe de rotation; b) une seconde plaque de friction (13; 113; 213) guidée solidaire en rotation mais déplaçable axialement sur la première plaque de-friction (1; 101; 201); c) un disque d'embrayage (17; 117; 217) de mê- me axe, disposé axialement entre la première plaque de fric- tion (1; 101; 201) et la seconde plaque de friction (13; 113; 213) et apte à tourner par rapport aux plaques de friction; d) un dispositif à ressort (25; 125;-255) pré- contraignant, de façon élastique en direction axiale, la seconde plaque de friction (13; 113; 213), vers la premiè- re plaque de friction, (1; 101; 201); e) un dispositif de débrayage (31; 131; 229), caractérisé en ce qu'au moins une des deux plaques de fric- tion (1; 101; 201) est formée, dans sa zone radialement extérieure, d'un matériau dont le poids spécifique est plus élevé que le poids spécifique de sa zone radialement intérieure. 2- Dispositif d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des deux plaques de friction (1; 101; 201) est en un premier matériau dans lequel sont introduites dans la zone extérieure de la pla- que de friction, des particules d'un second matériau de poids spécifique plus élevé que le premier matériau. 3- Dispositif d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier matériau est un maté- riau synthétique ou un métal léger. 4- Dispositif d'embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier matériau est un matériau synthétique en résine thermodurcissable renforcé par des fibres de carbone. - - Dispositif d'embrayage selon l'une des reven- dications 2 à 4, caractérisé en ce que le second matériau est de la fonte grise, de l'acier, un métal lourd ou un minéral. 6- Dispositif d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une des deux plaques de friction (1; 101; 201) porte une garniture de friction (35; 135; 231), contre laquelle le disque d'embrayage (17; 117; 217) porte par ses garnitures de friction (21; 121; 221). 7- Dispositif d'embrayage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la garniture de friction (35; 135 231) de la plaque de friction (1; 101; 201) est en carbo- ne renforcé de fibres de carbone ou en métal léger. 8- Dispositif d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première plaque de friction (1; 101; 201) a dans sa zone radialement extérieure un poids spécifique plus élevé que dans sa zone radialement intérieure et en ce qu'une bague fermée (11; 111; 235) entoure la périphérie externe de la première plaque de friction (1; 101; 201). 9- Dispositif d'embrayage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague a la forme d'un carter d'embrayage de forme annulaire (11; 111), sur lequel est appuyé un ressort en forme de disque (25; 125), en ap- pui sur la seconde plaque de friction (13; 113). 10- Dispositif d'embrayage selon l'une des reven- dications8 ou 9, caractérisé en ce que la bague (11; 111) est cintrée le long de son bord tourné axialement à l'opposé de la se- donde plaqué dé friction (13; 113) en formant un rebord annulaire (39;139) saillant radialement vers l'intérieur et appliqué contre l'arrière de la première plaque de friction (1; 101). 11- Dispositif d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la première plaque de friction (1; 101) a la forme d'un disque annulai- re et porte un disque en tôle (3; 103) faisant saillie, dans sa zone radialement à l'intérieur, au-delà du bord intérieur du disque annulaire, et en ce que des moulures (49; 149) sont embouties dans ce disque de tôle (3; 103) pour le rigidifier aussi bien en direction axiale que péri- phérique. 12- Dispositif d'embrayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du disque en tôle (3; 103) est égal ou supérieur au diamètre exté- rieur du disque d'embrayage (17; 117). 13- Dispositif d'embrayage selon l'une des reven- cations 11 ou 12, caractérisé en ce que les moulures (49; 149) s'étendent essentiellement radialement et en ce qu'elles forment des canaux d'air de refroidissement radiaux situés axialement entre le disque en tôle (3; 103) et le disque annulaire (1; 101). 14- Dispositif d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la seconde plaque de friction (113) est maintenue solidaire en rotation mais dé- plaçable axialement sur la première plaque de friction (101) au moyen de plusieurs barrettes tangentielles (115) répar- ties en direction périphérique, caractérisé en ce que les extrémités des barrettes tangentielles (115) sont fixées directement sur la première plaque de friction (101) d'une part et sur la seconde plaque de friction (113) d'autre part.