Brevet FR2583483A1 — publié le 19861219

"Diaphragme élastique à doigts radiaux, notamment pour mécanisme d'embrayage". L'invention a trait aux diaphragmes élastiques 9 doigts radiaux et à concavité variable du type mis en oeuvre, notamment, dans des mécanismes d'embrayage, pour véhicules automobiles par exemple ; elle porte plus précisément sur l'effet de la flexion des doigts sur les caractéristiques mécaniques de ces diaphragmes. Ainsi qu'on le sait un diaphragme du type précité est une membrane élastique globalement annulaire, généralement métallique, à symétrie axiale et à concavité variable. Un tel diaphragme est généralement tronconique à l'état libre, avec une conicité qui varie, par élasticité, en fonction des efforts axiaux antagonistes qui lui sont appliqués en des zones annulaires concentriques. Le diaphragme comporte une rondelle annulaire élastique, du type rondelle Belleville en pratique, prolongée radialement, le plus souvent en direction de l'axe, par une pluralité de doigts radiaux séparés par des fentes. Un tel diaphragme élastique à doigts radiaux est un ressort adapté à venir en appui axial, par les zones annulaires concentriques précitées, contre deux portées ménagées respectivement sur deux pièces mobiles axialement l'une par rapport à l'autre. L'une au moins de ces zones annulaires est ménagée dans la rondelle élastique. Le diaphragme exerce sur ces portées des efforts dont l'amplitude est déterminée par l'écart que présente la configuration géométrique instantanée du diaphragme, imposée par la position axiale relative de ces portées, vis-à-vis d'une configuration de référence celle-ci est généralement la configuration que prend le diaphragme au repos, en l'absence de sollicitations mécaniques.Compte-tenu de la forme généralement tronconique d'un diaphragme, cet écart peut se mesurer par la différence existant entre les demi-angles au sommet correspondant aux configurations précitées. Dans des applications l'une des zones annulaires concentriques du diaphragme est maintenue fixe, par exemple entre deux portées en regard axialement sur une pièce fixe, et constitue une zone de pivotement ; par exemple. Dans le cas d'un embrayage, un tel diaphragme a pour fonction de solliciter axialement un plateau de pression à symétrie axiale à l'opposé d'un couvercle coaxial fixe en direction d'un plateau de réaction solidaire de ce couvercle en sorte de pincer un disque de friction à entrainer en rotation. Ce diaphragme vient en appui contre le couvercle et le plateau de pression par deux zones annulaires concentriques localisées toutes deux dans la rondelle élastique.Les extrémités des doigts radiaux de ce diaphragme sont adaptées å être sollicitées axialement, par une pièce axialement mobile couramment appelée butée de débrayage ; les doigts radiaux sont ainsi sollicités, à la manière de bras de leviers prenant appui sur le couvercle, en sorte de réduire et supprimer les efforts appliqués par le diaphragme sur le plateau de pression jusqu'à permettre un recul axial de ce dernier, vers le couvercle, suffisant pour qu'il se dégage du disque de friction. Cela peut s'interpréter par une modification, sous l'effet de la butée de débrayage, de la configuration géométrique de référence du diaphragme. En pratique cette butée de débrayage a un débattement axial limité, appelé course, par exemple de 8 mm, qui doit suffire à assurer un recul suffisant (ou levée) du plateau de pression vers le couvercle, de 1,8 mm par exemple. I1 est apparu que, dans les diaphragmes actuellement connus, une partie de la course de la butée de débrayage et donc de la levée du plateau de pression est gaspillée du fait d'un fléchissement notable des doigts radiaux, parallèlement à l'axe, qui accompagne le mouvement de "levée" précité. L'invention vise à pallier cet inconvénient. On peut penser dans ce but à raidir les doigts par augmentation de leur épaisseur. Compte tenu de ce que, pour des raisons pratiques, un diaphragme du type précité est fabriqué par découpe-emboutissage et traitement thermique d'un flan métallique d'épaisseur constante, cela implique d'augmenter également l'épaisseur de la rondelle élastique. Or, ainsi qu'on le sait, une augmentation de- l'épaisseur d'une rondelle élastique à concavité variable, par exemple du type rondelle Belleville, provoque une évolution flacheuse de ses performances.En effet une telle rondelle est généralement mise en oeuvre de façon à ce que sa courbe charge-déformation présente un tronçon décroissant entre deux tronçons croissants : or ce tronçon décroissant, favorable pour un bon rattrapage de l'usure des garnitures du disque de friction, tend à s'estomper lorsque l'épaisseur de la rondelle augmente. L'invention vise un aménagement de la géométrie d'un diaphragme du type précité, qui permette un raidissement des doigts radiaux par augmentation de l'épaisseur dudit diaphragme, tout en maintenant les caractéristiques élastiques de la rondelle élastique à un niveau satisfaisant avec une forme appropriée de la courbe charge-déformation. D'une manière générale l'invention propose à cet effet un diaphragme élastique à doigt radiaux, notamment pour mécanisme d'embrayage, du genre comportant une rondelle annulaire élastique à concavité variable prolongée radialement par une pluralité de doigts radiaux séparés par des fentes, la rondelle et les doigts étant de même épaisseur, caractérisé par la présence dans la rondelle annulaire d'au moins une pluralité annulaire de perçages régulièrement répartis du point de vue angulaire, dont chaque perçage est sensiblement en regard radialement d'une fente. En fait on connait déjà, d'après le document FR-2.412.755, un diaphragme élastique à doigts radiaux comportant une pluralité annulaire d'évidements ou perçages, mais ceux-ci sont localisés dans la zone de transition entre la rondelle élastique et les doigts, à raison d'un évidement en regard radialement de chaque doigt. I1 est même préconisé que les perçages se prolongent radialement aussi loin que possible à l'intérieur des doigts.Ces perçages ont une raison d'être tout à fait différente de celle des perçages recommandés par l'invention puisque ces perçages visent à supprimer l'altération que présentent les caractéristiques mécaniques de la rondelle élastique du fait de l'existence des doigts, jugés trop rigides, alors que l'invention vise à compenser l'altération des caractéristiques mécaniques d'une rondelle Belleville, du fait d'une augmentation de son épaisseur. On notera que, l'invention vise à obtenir une rigidité accrue des doigts, et ne se préoccupe pas d'atténuer l'effet des doigts radiaux sur la rondelle élastique.En ait; du point de vue principe, l'invention, dans le résultat recherché, n'est pas directement liée à la présence de doigts (il pourrait s'agir d'une rondelle élastique sans doigts radiaux) 7 les doigts n'intervenant que comme prétexte d'un accroissenent d'épaisseur de la rondelle. Dans ses applications, l'invention prend bien sûr en compte les doigts pour déterminer la localisation des perçages. On connait également, d'après le brevet FR1.599.075, un diaphragme élastique à doigts radiaux présentant des perçages dans sa portion en rondelle élastique, dans la zone annulaire neutre de cette dernière. I1 est rappelé ici que cette zone neutre désigne la zone de la rondelle élastique qui présente un minimum de contraintes internes lors d'une variation de concavité ou de conicité de cette dernière ; cette zone neutre est parfois confondue avec l'une des zones annulaires concentriques définies ci-dessus par lesquelles la rondelle est destinée à venir en appui contre deux portées. Le brevet FR- 1.599.075 ne vise, avec les perçages précités, aucune altération des propriétés mécaniques du diaphragme ; au contraire.En fait ces perçages, en faible nombre (6 dans l'exemple représenté), ont pour fonction d'assurer l'entraînement en rotation du diaphragme par le couvercle d'un mécanisme d'embrayage, par coopération avec des emboutis de forme complémentaire ménagés sur l'une et/ou l'autre des portées fixes que comporte ce couvercle pour le maintien axial du diaphragme. Il est à remarquer que ces quelques perçages sont tous en regard radialement de doigts. Dans une forme préférée de réalisation, ladite pluralité de perçages comporte un perçage en regard radialement de chaque fente. L'invention préconise que, de façon avantageuse, au moins une autre pluralité de perçages régulièrement répartis angulairement soit ménagée dans la rondelle élastique, en imbrication angulaire avec la première pluralité. les perçages de cette autre pluralité, de préférence situés radialement en regard de doigts, sont avantageusement en nombre égal à celui des doigts et/ou, le cas échéant, à celui des perçages de la première pluralité. De façon préférentielle les perçages de la première et de l'autre pluralités sont sensiblement situés sur une même circonférence de la rondelle élastique. De façon avantageuse les perçages de ladite première pluralité ont une dimension radiale inférieure à celle des perçages de ladite autre pluralité. Les perçages de l'une et/ou l'autre des pluralités sont de préférence circulaires, ou sinon rectangulaires, voire carrés. Lorsque les perçages de la première et de l'autre pluralité sont rectangulaires, ils présentent de préférence une même dimension circonférentielle. De préférence, certains au moins des perçages précités sont situés dans la zone neutre de la rondelle élastique. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre illustratif non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un diaphragme selon l'invention mis en oeuvre, à titre d'exemple, dans un ensemble d'embrayage la figure 2 en est une vue de face ; et la figure 3 est une vue partielle de face d'un diaphragme selon l'invention, selon une autre forme de réalisation. La figure 1 illustre à titre d'exemple l'application d'un diaphragme selon l'invention dans le cadre d'un ensemble d'embrayage monodisque du type poussé. Ainsi qu'on le sait, un ensemble d'embrayage monodisque 1 comporte un couvercle 2 adapté ss être assujetti à un plateau de réaction 3, par exemple monté sur le vilebrequin d'un moteur (non représenté), en vue de sa rotation autour d'un axe X-X. Entre le couvercle 2 et le plateau de réaction 3 est disposé axialement un plateau de pression 4 qui leur est attelé en rotation par des languettes élastiques 5 à action circonférentielle liées au couvercle 2 à l'une de leurs extrémités et au plateau de pression 4 à l'autre de leurs extrémités qui, par flexion, permettent un débattement axial de ce plateau de pression.Entre les plateaux de réaction 3 et de pression 4 est interposé un disque de friction 6 adapté à être entrainé en rotation, par pincement entre ces derniers de garnitures de friction 7 que comporte ce disque en une portion radialement externe. Le disque 6 transmet son mouvement à un arbre mené, non représenté, auquel il est attelé en rotation par une portion centrale 8 formant moyeu. Le plateau de pression 4 est poussé axialement vers le plateau de réaction 3, en vue du pincement des garnitures 7 du disque de friction, par un diaphragme élastique 9 à conicité variable. Le diaphragme est en appui, contre le couvercle 2 et contre le plateau de pression 4 suivant deux zones annulaires concentriques 9A et 9B, respectivement. La zone annulaire 9A est maintenue axialement entre une nervure 2A du couvercle et une nervure 10A d'une rondelle 10 attelée au couvercle par un moyen d'assemblage tel que des pattes issues du couvercle comme décrit dans le brevet FR 2 305 638 du 27 Mars 1975 non représenté. Le diaphragme 9 tend, à la manière d'un ressort, à écarter axialement le plateau de pression 4 vis-à-vis du couvercle 2. Le diaphragme 9 comporte une rondelle élastique 11, formant rondelle Belleville prolongée radialement, vers l'axe, par une pluralité de doigts radiaux 12 séparés par des fentes 13. Ici le diaphragme est en appui par sa rondelle élastique 11 contre les nervures 2A et ?OA formant portées. Un effort axial sur les extrémités libres 12A des doigts, exercée en pratique par une bùtée de débrayage, de droite à gauche dans l'exemple représenté, provoque par wbasculementZ une variation de la conicité du diaphragme 9. Ce dernier prend appui pour cela sur la nervure 10A de la rondelle 10 attelée au couvercle. Il en résulte une réduction puis une annulation de l'effort de répulsion exercé axialement sur le plateau de pression 4.Ce dernier, rappelé élastiquement par les languettes 5 vers le couvercle, peut ainsi s'écarter du plateau de réaction jusqu'à permettre une séparation du disque de friction vis-à-vis des plateaux 3 et 4. Le disque ne leur est plus attelé en rotation, il y a désengagement de l'embrayage. A l'inverse, un recul vers la droite de la butée de débrayage permet un retour à une configuration d'engagement du disque de friction globalement plane lorsque l'embrayage est neuf dans laquelle le disque 6 est pincé entre les plateaux 3 et 4. La géométrie du diaphragme 9 est précisée à la figure 2. Les extrémités libres 12A des doigts 12 y ont, de façon avantageuse, une forme de spatule correspondant à une largeur minimale des fentes 13 ; la coopération du diaphragme avec la butée de débrayage s'en trouve améliorée. Les fentes 13 ont par contre une la-rgeur maximale en leurs racines 13A pour passage des moyens d'assemblage ; la forme arrondie de ces racines évite l'apparition de fissures dans la rondelle 11. Selon l'invention, une pluralité annulaire de perçages 14 est ménagée dans la rondelle 11, chaque perçage étant radialement sensiblement en regard d'une fente 13. Selon une disposition avantageuse de l'invention, à chaque fente 13 correspond un perçage 14. De façon préférentielle, dans la rondelle élastique 11 est prévue une autre pluralité de perçages 15, avantageusement situés radialement en regard des doigts radiaux 12, à raison d'un perçage par doigt. Les perçages 14 et 15 sont ici disposés en alternance, à raison d'un perçage 14 entre deux perçages 15 et réciproquement. On notera que dans l'exemple représenté les perçages 14 et 15 de l'une et l'autre des pluralités précitées, régulièrement réparties du point de vue angulaire, sont situés dans une même zone annulaire de la rondelle élastique 11. Cette zone annulaire est de préférence sensiblement confondue avec la zone neutre ou fibre neutre du diaphragme en sorte de ne pas compromettre la tenue en fatigue de celui-ci. Cette zone neutre suit une ligne circulaire N dont le diamètre DN est donné, d'après la théorie d'ALMEN et LAZLO, par la formule DE - DI DN = ~~~~~~~~~ Ln (DE/DI) où DE et DI sont les diamètres respectifs de lignes délimitant extérieurement et intérieurement la rondelle élastique 11. On notera que l'invention préconise de ménager des perçages au voisinage des racines des fentes, ce qui va à l'encontre de l'idée commune qu'il ne faut pas affaiblir la rondelle élastique à proximité des racines des fentes d'un diaphragme. Dans l'exemple représenté à la figure 2 les perçages 14, de même que les perçages 15, sont de forme circulaire, ce qui correspond à une grande facilité d'usinage. L'invention préconise que la dimension radiale des perçages 15 de la seconde pluralité, donc leur diamètre, soit plus grande que celle des perçages 14 de la première pluralité. La figure 3 représente un diaphragme 16 analogue au diaphragme 9 avec une rondelle annulaire 16A et des doigts radiaux 12. Dans cette variante de réalisation de l'invention il y a, comme précédemment, une première pluralité annulaire de perçages 17 disposés en regard radialement de fentes 13, de préférence en regard de toutes les fentes, ainsi qu'une seconde pluralité annulaire de perçages 18 alternant avec les perçages 17, alignés comme précédemment sur une ligne neutre N'. Comme précédemment, les perçages 18 de la seconde pluralité ont une dimension radiale supérieure à celle des perçages 17 de la première pluralité. On observe toutefois que ces divers perçages 17 et 18 sont de forme globalement rectangulaire, avec des coins arrondis. Les perçages y ont avantageusement des dimensions circonférentielles h et h' sensiblement égales; les perçages 18 ont en fait une forme sensiblement carrée. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposé qu'à titre illustratif non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, selon diverses variantes non représentées, les perçages de la première pluralité peuvent être légèrement décalés angulairement vis-à-vis des racines des fentes, avec éventuellement une autre pluralité de perçages, analogues aux précédents, légèrement décalés angulairement vis-à-vis desdites racines en sens inverse. Le nombre de pluralités de perçages peut être de trois ou plus, les perçages des diverses pluralités pouvant être localisés dans des zones annulaires concentriques distinctes. Les perçages des diverses pluralités angulairement imbriquées ne sont pas nécessairement en nombre égal. Le nombre, la position, la forme et les dimensions des perçages sont à déterminer en fonction de la géométrie de base du diaphragme (dimensions de la rondelle élastique, nombre de doigts) et des contraintes spécifiques de l'utilisation envisagée pour ce diaphragme. On notera que dans les exemples représentés les perçages, alignés sur la fibre neutre, sont sensiblement disposés sur une zone annulaire médiane de la rondelle annulaire, sensiblement à égale distance des bords interne et externe de cette dernière. En pratique la fibre neutre n'a pas une telle position moyenne par rapport aux bords précités ; les perçages sont de ce fait, de façon avantageuse, disposés radialement entre la fibre neutre et la zone annulaire médiane définie ci-dessus. On notera qu'en pratique (mais cela n'est pas impératif) les perçages sont ménagés entre les zones annulaires concentriques 9A et 9B suivant lesquelles, à la figure 1, le diaphragme 9 vient en appui axial contre le couvercle et le plateau de pression, respectivement. Bien entendu l'invention s'applique également à un embrayage du type tiré c'est-à-dire dans lequel le diaphragme s'appuie par la partie périphérique externe de sa rondelle Belleville contre une portée du couvercle et par la périphérie interne de sa rondelle Belleville contre une portée du plateau de pression. REVENDICATIONS 1) Diaphragme élastique à doigts radiaux, notamment pour mécanisme d'embrayage, du genre comportant une rondelle annulaire élastique à concavité variable prolongée radialement par une pluralité de doigts radiaux séparés par des fentes, la rondelle et les doigts étant de même épaisseur, caractérisé par la présence dans la rondelle annulaire (11, 16A) d'une pluralité annulaire de perçages (14, 17) régulièrement répartis du point de vue angulaire, dont chaque perçage (14, 17) est sensiblement en regard radialement d'une fente (13). 2) Diaphragme selon la revendication 1, caractérisé par la présence d'un perçage (14, 17) en regard de chaque fente (13). 3) Diaphragme selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par la présence dans la rondelle annulaire (11, 16A), imbriquée angulairement avec cette pluralité dite première pluralité, d'au moins une autre pluralité annulaire de perçages (15, 18) régulièrement répartis du point de vue angulaire. 4) Diaphragme selon la revendication 3, caractérisé caractérisé en ce qu'en regard radialement de chaque fente (13) est disposé un perçage (14, 17) de la première pluralité tandis qu'en regard radialement de chaque doigt (12) est disposé un perçage (15, 18) de la seconde pluralité. 5) Diaphragme selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les perçages (14, 15, 17, 18) de la première et de l'autre pluralité de perçages sont sensiblement situés sur une même circonférence (N) de la rondelle élastique. 6) Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les perçages (15, 18) de ladite autre pluralité, ménagés radialement en regard de doigts, ont une dimension radiale supérieure à celle des perçages (14,17) de la première pluralité. 7) Diaphragme selon la revendication 6, caractérisé en ce que les perçages (14, 15) de la première et de ladite autre pluralité de perçages ont une forme circulaire. 8) Diaphragme selon la revendication 6, caractérisé en ce que les perçages (17, 18) de la première et de ladite autre pluralité de perçages ont sensiblement une même dimension mesurée circonférentiellement. 9) Diaphragme selon la revendication 8, caractérisé en ce que les perçages (17) de la première pluralité ont une forme sensiblement carrée tandis que les perçages (18) de ladite autre pluralité ont une forme sensiblement rectangulaire. 10) Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que certains au moins des perçages sont situés dans une zone annulaire de la rondelle, dite zone neutre (N) en laquelle des contraintes internes, apparaissant en cours d'une variation de la concavité de la rondelle élastique, présentent un minimum d'amplitude en valeur absolue.