Brevet FR2583484A1 — publié le 19861219

L'invention a trait aux diaphragmes élastiques à 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 du genre embrayage du type poussé, 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. 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 entraîner en rotation. Le 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 à 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 8mm, qui doit suffire à assurer un recul suffisant (ou levée) du plateau de pression vers le couvercle, de 1,8mm 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 des doigts radiaux, parallèlement & l'axe, qui accompagne le mouvement de levées précitée. L'invention vise à pallier cet inconvenient. 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 fâcheuse 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 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 élastique, en regard radialement d'au moins certaines des fentes, de zones amincies ménagées à distance des bords interne et externe de la rondelle. On notera qu'un diaphragme selon l'invention comporte une rondelle élastique dont l'épaisseur est presque partout égale à celle des doigts. Cela va à l'encontre de enseignements par exemple du document JP-52-14831 qui propose, soit de réduire l'épaisseur de la totalité (ou presque) de la rondelle élastique annulaire par rapport aux doigts radiaux, soit de faire décroître continûment, radialement, l'épaisseur du diaphragme entre les extrémités libres des doigts et le bord annulaire libre de la rondelle annulaire. Selon une disposition préférée de l'invention les zones amincies ménagées radialement en regard des fentes séparant les doigts radiaux font partie d'une zone amincie circonférentiellement continue qui peut être délimitée axialement par une ou plusieurs gorges ménagées sur l'une et/ou l'autre face de la rondelle élastique. Les gorges ont de préférence une section rectangulaire, ou arrondie pour éviter les concentrations de contraintes. Lorsque la zone amincie est délimitée axialement par deux gorges ménagées respectivement sur les deux faces de la rondelle annulaire élastique, celles-ci sont de préférence, mais non impérativement, disposées en regard axialement l'une de l'autre. Les gorges ont de préférence des dimensions radiales identiques, voire des profondeurs égales. La zone amincie circonférentiellement continue est de préférence disposée sensiblement à mi-chemin entre les bords externe et interne de la rondelle annulaire élastique, ou suit avantageusement la fibre neutre de cette rondelle. Il est rappelé que la fibre neutre d'une rondelle élastique à concavité variable est une zone annulaire de cette dernière où les contraintes internes apparaissant lors d'une variation de concavité de la rondelle sont minimales. 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 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 en coupe 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 à 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 par rapport à ceux-ci. Entre les plateaux de réaction 3 et de pression 4 est interposé un disque de friction 6, adapté à être entraîné en rotation par pincement entre ces derniers de garnitures de friction 7, que comporte ce disque 6 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 des moyens d'assemblage non représentés tels que des pattes issues du couvercle comme décrit dans le brevet FR 2 305 638 du 27 Mars 1975.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, délimitée par des bords annulaires interne 11' et externe 11", et 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 10A formant portées. Un effort axial sur les extrémités libres 12A des doigts, exercé en pratique par une butée de débrayage, de droite à gauche dans l'exemple représenté, provoque par Mbasculementfl une variation de la conicité du diaphragme 9. Ce dernier prend appui pour cela, au cours du basculement, 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-a-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 largeur maximale en leurs racines 13A pour le passage des moyens d'assemblage ; la forme arrondie de ces racines évite l'apparition de fissures dans la rondelle 11. Selon l'invention, des zones amincies 14 sont ménagées dans la rondelle annulaire élastique 11 radialement en regard de certaines au moins des fentes, à distance des bords 11' et il" de cette rondelle. Selon une disposition avantageuse de l'invention ces zones amincies 14 font partie d'une zone amincie annulaire 15 circonférentiellement continue. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2 cette zone amincie circonférentiellement continue 15 est définie par une gorge 16 ménagée sur une face de la rondelle annulaire élastique 11. Telle que représentée cette gorge a une section rectangulaire ; elle a donc une épaisseur radialement constante. En variante non représentée cette gorge a une forme-arrondie. On notera que la dimension radiale de la gorge 16 est avantageusement constante1 ce qui facilite son usinage. Cette gorge 16 est approximativement située à mi-chemin des bords interne 11' et externe 11" de la rondelle annulaire élastique. De façon préférée elle est, plus précisément, centrée sur la fibre neutre N de cette rondelle. Le diamètre DN de cette fibre neutre peut être approximé, selon la théorie d'ALMEN et LAZLOt par DE - DI DN = Ln (DE/DI) où DE et DI sont les diamêtres des bords 11' et 11" délimitant radialement la rondelle 11. On notera que l'invention préconise de réduire localement l'épaisseur du diaphragme en regard radialement des fentes, ce qui parait pourtant devoir être prohibé comme étant préjudiciable à une bonne longévité en service. Il apparaît à la figure 1 que la gorge 16 est ménagée sur celle des faces du diaphragme qui est en regard du couvercle 2. En variante non représentée une gorge unique est ménagée en regard axialement du plateau de pression. La figure 3 illustre une variante de réalisation du diaphragme 9. Elle représente un diaphragme 17 analogue au diaphragme 9 à ceci près que, comportant une rondelle annulaire élastique 18 dans laquelle des zones amincies 19 sont prévues radialement en regard des fentes 13 séparant les doiyts, ces zones amincies faisant partie d'une zone amincie annulaire 20 circonférentiellement continue, cette dernière est ici délimitée par deux gorges annulaires 21 et 22 ménagées respectivement sur les deux faces du diaphragme. Telles que représentées ces deux gorges présentent des sections rectangulaires et ont des dimensions radiales égales. Ces gorges sont axialement en regard. La zone amincie 20 circonférentiellement continue est comme précédemment située sensiblement à mi-chemin des bords interne 18' et 18" de la rondelle 18, de préférence centrée sur la fibre neutre de cette dernière. En variante non représentée la rondelle annulaire élastique comporte une zone amincie circonférentiellement continue définie entre deux gorges de profil arrondi ménagées axialement en regard sur les faces de la rondelle. Selon une autre variante non représentée la zone amincie circonférentiellement continue est délimitée entre deux gorges annulaires décalées radialement sur l'une des faces du diaphragme, et une troisième gorge annulaire ménagée sur l'autre des faces du diaphragme en étant disposée radialement entre les deux premières gorges. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée 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 les zones amincies ménagées radialement en regard des fentes peuvent être isolées les unes des autres, en ayant par exemple une forme circulaire ou globalement rectangulaire. Lorsque ces zones amincies font partie d'une gorge annulaire, la profondeur et/ou la dimension radiale de cette dernière peut fluctuer selon qu'elle se trouve radialement en regard d'une fente ou d'un doigt ; la géométrie et les dimensions de la (ou des) gorge(s) annulaire(s) sont bien sûr à déterminer en fonction de l'utilisation que l'on envisage pour le diaphragme et du nombre et de la géométrie des doigts radiaux que comporte ce dernier. 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 élastique (11, 11'), en regard radialement d'au moins certaines des fentes (13), de zones amincies (14, 19) ménagées à distance des bords interne et externe de la rondelle (11 , Il'). 2) Diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces zones amincies (14, 19) font partie d'une zone annulaire amincie circonférentiellement continue (15, 20). 3) Diaphragme selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone annulaire amincie continue (15, 20) est délimitée axialement par une gorge annulaire (16, 21,22) ménagée sur une face de la rondelle élastique (11,18). 4) Diaphragme selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la zone annulaire amincie continue (20) est déterminée par deux gorges annulaires (21,22) ménagées respectivement sur des faces opposées de la rondelle élastique. 5) Diaphragme selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites gorges annulaires (21,22) sont ménagées axialement en regard l'une de l'autre. 6) Diaphragme selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites gorges annulaires (21,22) ont une même dimension radiale. 7) Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite zone amincie (15,20) circonférentiellement continue a une épaisseur constante. 8) Diaphragme selon l'une quelconque des revendic tions 2 à 6, caractérisé en ce que ladite zone amincie circonférentiellement continue est délimitée par au moins une gorge de section arrondie. 9) Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ladite zone amincie (15,20) circonférentiellement continue suit sensiblement la fibre neutre (N) du diaphragme.