Brevet FR2563877A1 — publié le 19851108

"RESSORT EN FORME DE DISQUE ANNULAIRE" L'invention se rapporte à un ressort en forme de disque annulaire et, en particulier, à un ressort en forme de rondelle ou à un ressort diaphragme. On connaît, par la demande de brevet de la R.F.A. publiée sous le numéro 1 945 233, un ressort diaphragme pour un embrayage à friction de véhicule automobile dont le corps de disque annulaire présente, à l'état détendu, une forme sensiblement tronconique. Des languettes élas- tiques partent radialement vers l'intérieur de la périphé- rie intérieure du corps annulaire du disque. Rapporté à des plans de coupe longitudinale axiale, le corps du dis- que possède une section rectiligne, de forme rectangulaire allongée. Dans les ressorts en forme de disques annulaires de ce genre, la caractéristique élastique est essentiellement déterminée par le rapport de la hauteur du tronc de cône à l'épaisseur de la matière du corps du disque. En augmen- tant le rapport, on peut accroître la force élastique. Toutefois, dans les ressorts traditionnels, on doit tenir compte du fait que, lorsque le débattement du ressort croît, la force élastique passe par un maximum plus ou moins marqué puis décroît à nouveau. En réduisant le rap- port de la hauteur du tronc de cône à l'épaisseur de la matière, on peut atténuer le sommet de la courbe de force, mais ceci entraîne fréquemment une diminution de la valeur maximum de la force. Dans le cas des ressorts diaphragmes traditionnels, la diminution du rapport peut être obtenue par un accrois- sement de l'épaisseur de la matière. Toutefois, les res- sorts diaphragmes annulaires en matière épaisse sont indésirables parce que l'endurance du ressort est réduite par suite de phénomènes de fatigue de la matière. En outre, cette épaisseur de la matière du ressort rend la fabrication du ressort disque annulaire plus difficile. Le but de l'invention est de perfectionner un res- sort en forme de disque annulaire possédant un corps de disque annulaire sensiblement tronconique à l'état déten- du, et en particulier, un ressort diaphragme comportant des languettes qui font saillie sur la périphérie inté- rieure du disque, de telle manière qu'en dépit des valeurs relativement grandes du rapport de la hauteur du tronc de cône à l'épaisseur de la matière du corps annulaire du disque, il se manifeste une surintensité de la force rela- tivement petite. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le corps de disque est constitué par un corps de révolution incurvé dans les plans de coupe axiale longitu- dinale. Comparativement aux ressorts en forme de disques annulaires traditionnels, cette courbure, qui est de préfé- rence matérialisée par une moulure circonférentielle du corps du disque annulaire, centrée sur l'axe du cône, per- met de réduire l'épaisseur de la matière à égalité de force élastique, ou encore d'accroître la force élastique à égalité d'épaisseur de matière. La diminution de l'épais- seur de la matière accroît l'endurance du ressort en forme de disque annulaire, et facilite sa fabrication. Le corps du disque, ou la moulure, est de préférence incurvé avec une concavité tournée vers l'extérieur du tronc de cône. Cette caractéristique augmente encore la durée de vie du ressort disque annulaire. Elle a pour effet de réduire les contraintes de traction, rapportées à la fibre neutre de la section du corps de disque annulaire, ou même de les remplacer par des contraintes de compres- sion dans les régions marginales particulièrement mena- cées du corps de disque annulaire. Pour réduire les contraintes des régions marginales, il est par ailleurs avantageux que la moulure se trouve à une certaine distance de la périphérie intérieure et de la périphérie extérieure du corps du disque, c'est-à-dire que, considérée dans des plans de coupe axiale longitudi- nale, la section du corps du disque soit rectiligne de part et d'autre de la courbure ou de la moulure. Ceci a pour effet de réduire l'influence des contraintes de ten- sion dans les régions marginales du corps du disque annu- laire, ce qui réduit la sollicitation des régions margi- nales et accroit la durée de vie du ressort en forme de disque annulaire. L'invention sera décrite ci-après avec plus de détails, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 1 est une coupe axiale longitudinale schéma- tique d'un ressort diaphragme traditionnel; Figure 2 est une vue de face partielle d'un ressort diaphragme selon l'invention; Figure 3 est une coupe axiale longitudinale du res- sort diaphragme de la figure 2, selon la ligne III-III Figure 4 est une coupe axiale longitudinale d'une variante du ressort diaphragme selon la figure 2; et Figure 5 représente schématiquement des caractéris- tiques élastiques de plusieurs ressorts diaphragmes, mon- trant la variation de la force élastique (F) en fonction de la course de déformation (f) du ressort. Le ressort diaphragme traditionnel représenté par- tiellement en coupe axiale longitudinale sur la figure 1 comprend un corps de disque annulaire (1) sensiblement tronconique, sur la périphérie intérieure duquel une plu- ralité de languettes (3), décalées les unes par rapport aux autres dans la direction circonférentielle, font sail- lie radialement vers l'intérieur, sensiblement parallèle- ment à la surface latérale du cône. Le corps de disque annulaire (1) est un corps de révolution par rapport à un axe de cône représenté en (7). La hauteur du tronc de cône du corps de disque annulaire (1), c'est-à-dire la distance de la périphérie intérieure du corps de disque annulaire (1) à sa périphérie extérieure, mesurée paral- lèlement à l'axe (7) du cône, est désignée par (h) sur la figure 1. L'épaisseur de la matière du disque annulaire (1) est désignée par (s). Dans les plans de coupe axiale longitudinale, c'est-à-dire dans les plans de coupe qui contiennent l'axe (7) du cône, le corps de disque annu- laire (1) présente la forme d'un rectangle très allongé. Le rapport (h/s) détermine la caractéristique élastique du ressort diaphragme. La courbe (A) de la figure 5 montre l'allure de la variation de la force élastique (F) en fonction de la course (f) de déforma- tion du ressort pour une valeur élevée du rapport (h/s). La courbe (B) représente la caractéristique élastique pour une petite valeur du rapport (h/s). Dans le cas de la courbe (A), la force élastique (F) croit tout d'abord avec l'accroissement de la course (f) de déformation du ressort, pour décroître ensuite après passage par un maximum. Comparativement à la courbe (B), la surintensité de la force élastique est beaucoup plus grande pour la courbe (A), dont le maximum est plus marque. Les ressorts diaphragmes selon la figure 1 sont fréquemment utilisés dans les embrayages à friction de véhicules automobiles. Dans ces cas d'application et dans d'autres cas d'application analogues la force élastique doit être aussi indépendante que possible de la course de déformation du ressort après qu'on a atteint une valeur maximum, ceci afin d'éviter les variations de la force élastique en réponse à une usure des garnitures de fric- tion de l'embrayage. Si l'on s'accommoded'une surintensité de force selon la courbe (A), la force du ressort peut varier d'une manière non désirée par suite de la modifica- tion de la course de déformation du ressort résultant de l'usure de l'embrayage. Dans les ressorts diaphragmes traditionnels, pour réduire la surélévation de la courbe de la force élasti- que pour une force élastique maximum prédéterminée, il faudrait augmenter l'épaisseur (s) du corps de disque annulaire (1). Or, l'accroissement de l'épaisseur (s) de la matière ne peut pas dépasser certaines limites parce que les contraintes de flexion qui se manifestent dans des corps de disques annulaires épais réduisent considé- rablement la durée de vie du ressort diaphragme. Par ailleurs, le coût de fabrication croît lorsque l'épaisseur de matière (s) augmente. La courbe (C) de la figure 5 représente la caractéristique élastique d'un ressort dia- phragme selon l'invention dans lequel, pour une valeur du rapport (h/s) analogue à celui de la courbe (A), la surintensité de la force au niveau de son maximum est ramenée à une valeur de l'ordre de grandeur de celle de la courbe (B). Les figures 2 et 3 représentent des détails du ressort diaphragme selon l'invention. Ce ressort comprend également un corps (11) en forme de disque annulaire sen- siblement tronconique, sur la périphérie intérieure duquel les languettes (13) font saillie radialement vers l'inté- rieur. Le corps formant disque annulaire (11) constitue un corps de révolution par rapport à l'axe (15) du cône et, entre sa périphérie intérieure et sa périphérie exté- rieure, et considéré dans des plans de coupe axiale longi- tudinale qui contiennent l'axe (15) du cône, il est incurvé avec un profil dont la concavité est tournée vers l'extérieur du cône, comme représenté en (17). La partie incurvée (17) entoure concentriquement l'axe (15) du cône sur toute la périphérie du corps de disque annulaire (11). Ce corps (11) possède par ailleurs une épaisseur de ma- tière constante. Dans le fonctionnement du ressort diaphragme, par exemple dans un embrayage à friction de véhicule automo- bile, le ressort diaphragme prend appui dans la région de sa périphérie extérieure et il se déforme, en particulier il s'aplatit, sous l'action de forces qui s'appliquent aux extrémités intérieures des languettes (13), dans une direc- tion parallèle à l'axe (15) du cône. En réponse à la défor- mation élastique du corps (11) en forme de disque annulaire, il se développe des contraintes de flexion (D)- figure 2 - rapportées à des génératrices (19) du cône. La partie incurvée (17) raidit le corps (11) vis-à-vis de ces con- traintes de flexion. La partie incurvée (17) peut présenter n'importe quelle forme, pourvu qu'il soit garanti que le moment d'inertie par unité de surface de la section du corps de disque annulaire, prise dans un plan de coupe axiale lon- gitudinale, rapporté à une génératrice qui passe par la périphérie intérieure et la périphérie extérieure du corps (11), soit plus grand que celui de la section du corps en forme de disque annulaire des ressorts diaphragme anté- rieurs, qui est rectangulaire, si on le rapporte à une génératrice correspondante du cône. La partie incurvée (17) du corps de disque annulaire (11) est concave, vue de l'extérieur du cône. De cette façon, les contraintes de traction appliquées aux bords périphériques du corps (11) en forme de disque annulaire, qui réduiraient la durée de vie du ressort diaphragme, sont éliminées ou transformées en contraintes de compres- sion. La figure 4 montre une variante d'un ressort dia- phragme qui se distingue essentiellement du ressort dia- phragme des figures 2 et 3 par la largeur radiale de sa partie incurvée. Les éléments de même fonction sont dési- gnés sur la figure 4 par les numéros de référence des figures 2 et 3, auxquels on a ajouté le suffixe (a) pour les distinguer. Pour l'explication générale, on pourra donc se reporter à la description des figures 2 et 3. Le corps de disque annulaire (lla) présente une moulure (17a) dont la concavité est tournée vers l'exté- rieur du cône, et qui s'étend sur toute la périphérie du corps (lla), concentriquement à l'axe (15a) du cône. Dans la direction de la génératrice (19a) du cône, la moulure (17a) se raccorde des deux côtés à des régions (21,23) qui s'étendent en ligne droite, considérées dans des plans de coupe axiale longitudinale. Les régions (21,23) du corps (11a) réduisent les contraintes de fle- xion dans les régions marginales, comparativement à la région de la moulure (17a). Ceci accroît l'endurance des bords du corps de disque annulaire (lla) et, par conséquent, celle du ressort diaphragme. L'invention est particulièrement bien appropriée pour des ressorts diaphragmes d'embrayages à disque de friction de-véhicules automobiles, et elle conduit à la fabrication de ressorts en forme de disques annulaires qui, en dépit d'une plus faible épaisseur de matière de leur corps de disque annulaire, possèdent une faible surin- tensité de force,pour une valeur de la force élastique relativement élevée. REVENDICATIONS 1. Ressort en forme de disque annulaire, notamment ressort diaphragme, dont le corps en forme de disque an- nulaire (11; lia) présente à l'état détendu une forme sensiblement tronconique, caractérisé en ce que le corps de disque (11; lia) est constitué par un corps de révolu- tion présentant une courbure (17; 17a) dans les plans de coupe axiale longitudinale. 2. Ressort en forme de disque annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (11; lia) du disque est incurvé avec une forme concave (17) vers l'extérieur du tronc de cône. 3. Ressort en forme de disque annulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (lia) du disque est muni d'au moins une moulure (17a) de forme annulaire centrée sur l'axe (15a) du cône. 4. Ressort en forme de disque annulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que la moulure (17a) s'étend à une certaine distance de la périphérie intérieu- re et de la périphérie extérieure du corps (lia) du disque. 5. Ressort en forme de disque annulaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, de part et d'autre de la moulure (17a) le corps présente en section, dans des plans de coupe qui contiennent l'axe (15) du cône, une forme rectiligne.