Brevet FR2599446A1 — publié le 19871204

"Embrayage à friction à rattrapage d'usure continu" L'invention concerne un embrayage à friction notamment pour véhicule automobile et se rapporte plus particulièrement à un mécanisme de rattrapage de l'usure des garnitures de friction, opérant continuement au fur et à mesure de l'usure des garnitures et assurant ainsi une levée d'embrayage constante au cours du temps. Un embrayage à friction classique comporte un plateau de réaction monté sur un premier arbre généralement un arbre menant tel que le vilebrequin du moteur et portant, à sa périphérie externe, un couvercle auquel est rattaché au moins un plateau de pression. Le plateau de pression est solidaire en rotation du couvercle et du plateau de réaction mais peut se déplacer axialement sous la sollicitation de moyens élastiques commandés, généralement un diaphragme métallique prenant appui sur le couvercle tandis qu'un disque de friction, portant des garnitures de friction, solidaire d'un arbre, généralement un arbre mené, tel que l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, est intercalé entre le plateau de pression et le plateau de réaction de façon à être enserré entre eux lorsque le système est en position embrayée.Le diaphragme élastique commandant le mouvement axial du plateau de pression est actionné par une butée d'embrayage coulissant sur l'arbre mené. Au cours de la durée de vie d'un tel embrayage, les garnitures de friction s'usent, ce qui peut provoquer une variation de la force de serrage entre le disque de friction d'une part et les plateaux de pression et de réaction d'autre part, en raison des modifications des conditions de travail du diaphragme. La course d'embrayage varie également ainsi que la force nécessaire pour débrayer.On connaît un dispositif de rattrapage d'usure dans lequel le plateau de pression est en deux parties coaxiales déplaçabies axialement l'une par rapport à l'autre de façon que, l'épaisseur globale du plateau de pression ait tendance à augmenter au fur et à mesure que l'épaisseur des garnitures de friction diminue et que, par voie de conséquence, les conditions de travail du diaphragme ne varient pas. Un agencement de ce genre est par exemple décrit dans le brevet français N 2 345 620. Cependant, ce système antérieur fait appel à un dispositif à cliquet et à roue à rochet qui, par principe, ne peut commander le rattrapage d'usure que lorsqu'un certain degré d'usure non négligeable a été enregistré. En outre, ce système complexe et coûteux est d'un encombrement axial relativement important. L'invention a pour but de résoudre ces inconvénients en proposant notamment un système dans lequel la sensibilité du rattrapage d'usure est améliorée tout en étant plus fiable et moins complexe. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un embrayage à friction, notamment pour véhicule automobile, du type comportant un plateau de réaction solidaire en rotation d'un premier arbore, un couvercle solidaire en rotation dudit plateau de réaction, au moins un plateau de pression solidaire en rotation dudit couvercle, axialement mobile par rapport à celui-ci et un disque de friction portant des garnitures de friction, solidaire en rotation d'un second arbre aligné avec ledit premier arbre, ledit disque de friction étant intercalé axialement entre lesdits plateaux de pression et de réaction et des moyens élastiques commandés pour solliciter ledit plateau de pression vers le plateau de réaction en enserrant ledit disque de friction, ledit plateau de pression étant constitué de deux éléments coaxiaux, déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre sous l'action d'un mécanisme de rattrapage d'usure des garnitures de friction précitées, caractérisé en ce que,- de façon connue en soi, un premier élément du plateau de pression comporte une piste d'engagement en regard dudit disque de friction et qu'un second élément coopère avec lesdits moyens élastiques, en ce qu'un dispositif de blocage unidirectionnel desdits éléments muni de billes coopérant avec une rampe, est agencé entre lesdits premier et second éléments et en ce qu'au moins une butée solidaire par frottement dudit premier élément coopère, avec un jeu prédéterminé, avec ledit couvercle et/ou plateau de réaction, le frottement de montage de ladite butée par rapport audit premier élément étant suffisant pour ne céder qu'à l'action desdits moyens élastiques commandés. La structure du dispositif de blocage unidirectionnel est plus particulièrement la suivante. Le second élément, interne, est conformé pour comporter un tronçon cylindrique prolongé axialement par ladite rampe de forme tronconique, engagé dans une cavité cylindrique ouverte du premier élément, externe, et les billes sont logées dans un espace annulaire délimité par une partie de la paroi interne de ladite cavité cylindrique, la rampe elle-même, une partie de la surface externe dudit tronçon cylindrique du second élément et par une bague appui coulissant sur ce tronçon et sollicitée par un ressort dans un sens tendant à repousser les billes vers ladite rampe.Celle-ci est orientée de façon qu'un déplacement axial du second élément en direction du disque de friction provoque le coincement des billes dans l'espace annulaire défini ci-dessus et la transmission de l'effort d'embrayage au premier élément, via les billes. En revanche, une manoeuvre de débrayage a pour effet de libérer les billes dans leur logement et de permettre un réajustement des positions relatives des deux éléments du plateau de pression, grâce au blocage du premier élément, opéré par la butée précitée après une course prédéterminée par le jeu ménagé entre ladite butée et le couvercle et/ou plateau de réaction. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un embrayage à friction conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:: - la figure 1 est une demi-coupe axiale d'un embrayage conforme au principe de l'invention, en position embrayée; - la figure 2 est une vue de détail selon la flèche II de la figure 1, illustrant le rattachement entre le plateau de pression et le couvercle; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 illustrant une variante, en position embrayée; - la figure 4 est une vue de détail du mode de réalisation de la figure 3, en position débrayée illustrant la solidarisation en rotation du plateau de pression et du couvercle; et - la figure 5 est une vue partielle analogue à la figure 1, illustrant une seconde variante. En se reportant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on a représenté un embrayage à friction 11 comprenant classiquement un plateau de réaction 12, solidaire en rotation d'un premier arbre 13, normalement le vilebrequin d'un moteur, une pièce extérieure appelée couvercle 14 fixée au plateau de réaction 12 et un plateau de pression 15, solidaire en rotation du couvercle mais axialement mobile par rapport à celui-ci. Dans l'exemple représenté, cette liaison est assurée par des languettes tangentielles 18 (figure 2) formant ressorts, montées circonférentiellement entre le plateau de pression 15 et le couvercle 14. Ces languettes sollicitent normalement le plateau de pression en éloignement du plateau de réaction. Par ailleurs, un disque de friction 20 portant des garnitures de friction 21 est solidaire en rotation d'un second arbre 22 (classiquement l'arbre d'entrée de la boite de vitèsses) en alignemènt avec l'arbre 13. Ce disque de friction est intercalé axialement entre les plateaux 12 et 15 de façon que les garnitures 21 puissent être enserrées entre eux. Pour cela, des moyens élastiques commandés sont agencés pour solliciter le plateau de pression vers le plateau de réaction. il s'agit ici, classiquement, d'un diaphragme élastique 25 monté entre le plateau de pression et le couvercle et prenant appui entre ceux-ci pour être déformé sous l'action d'une butée d'embrayage 26, attelée au diaphragme et susceptible d'être déplacée le long de l'arbre 22 par un système mécanique ou électromécanique non représenté.Le plateau de pression est constitué de deux éléments coaxiaux déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre, à savoir un premier élément 28 définissant une piste d'engagement annulaire 29 susceptible d'entrer en contact frottant avec une garniture de friction 21 et un second élément 30 portant une saillie annulaire 31 contre laquelle le diaphragme 25 est susceptible de prendre appui. Dans l'exemple, le premier élément 28 comporte une cavité cylindrique 32 à l'intérieur de laquelle une partie du second élément 30 est susceptible de se déplacer axialement.Selon une particularité importante de l'invention, un dispositif de blocage unidirectionnel 35 des éléments 28 et 30, muni de billes 36 coopérant avec une rampe tronconique 37 est agencé dans un espace annulaire ménagé dans la cavité 32 entre lesdits premier et second éléments tandis que, par ailleurs, au moins une butée 38, solidaire par frottement du premier élément 28 coopère avec un jeu J prédéterminé avec le couvercle 14 et/ou le plateau de réaction 12. Le frottement de montage de cette butée, assurant son positionnement par rapport au premier élément 28, est suffisant pour ne céder qu'à l'action desdits moyens élastiques commandés, c'est-à-dire ici à l'action d'embrayage du diaphragme 25.En revanche, l'action des languettes tangentielles 18 tendant à repousser le premier élément 28, auquel elles sont fixées, en éloignement des garnitures de friction au débrayage, est insuffisante pour vaincre les forces de frottement solidarisant le premier élément 28 et la ou les butées 38. Selon les exemples décrits, le second élément 30 comporte un tronçon cylindrique 40 engagé dans la cavité 32 et prolongé par la rampe tronconique 37. Les billes 36 sont ainsi logées dans une cage annulaire 44 délimitée par une partie de la paroi interne de la cavité 32, une partie de la surface externe du tronçon 40, ladite rampe tronconique 37 et une bague d'appui 45. Cette dernière coulisse sur le tronçon 40 et est sollicitée par un ressort 46 dans un sens tendant à repousser les billes 36 vers la rampe 37. Le ressort 46 est ici une rondelle élastique ondulée intercalée entre un appui annulaire 48 (fixe axialement au moins dans un sens par rapport au tronçon 40) et la bague d'appui 45. Ici 48 est une rondelle en appui contre un circlips ancré dans la paroi externe du tronçon 40. Dans l'exemple spécifique des figures 1 et 2, la butée 38 consiste en un anneau 50 monté avec frottement sur une surface cylindrique externe 28a du premier élément 28 et comportant des projections radiales 51 engagées dans des fenêtres correspondantes 52 du couvercle. Le. jeu axial J précité est défini entre chaque projection radiale 51 et les bords de la fenêtre correspondante. Le frottement est assuré par un joint de frottement 54, élastiquement déformable, logé dans une gorge interne de l'anneau 50 et monté serré sur la surface 28a. Par ailleurs, des pions de liaison 55, solidaires par moletage du second élément 30 centrent le diaphragme 25 et le relient unidirectionnellement au plateau de pression 15. Pour ce faire, ils traversent des trous du diaphragme et portent des collerettes 56 susceptibles de prendre appui sur la face opposée dudit diaphragme. Les pions 55 n'entraînent donc l'élément 30 qu'au débrayage. Dans ce cas, le dégagement dudit premier élément 28 est assuré par les languettes tangentielles, comme mentionné plus haut et, dans une certaine mesure, par le déplacement du second élement lui-même, grâce à une garniture de friction annulaire 58 intercalée entre deux parties cylindriques des éléments 28 et 30 et logée dans une- gorge- de l'un d'eux.Bien entendu, le frottement développé par cette garniture annulaire 58 est en tout état de cause, inférieur à celui qui solidarise la butée 38 et le premier élément 28, c'est-à-dire insuffisant pour s opposer à un mouvement relatif axial des deux éléments 28 et 30 résultant du blocage entre l'élément 28 et le couvercle et/ou plateau de réaction, dû au frottement de serrage de la butée 38 contre l'élément 28. On notera que la garniture 58 est portée par un tronçon cylindrique du second élément 30 entourant la partie périphérique interne du premier élément 28 du plateau de pression 15. En outre, le second élément 30 porte, à la faveur d'une saillie 27k un joint 27a en contact avec la paroi interne de la cavité 32. Ainsi, aucune poussière ne peut pénétrer dans la cavité 32. Le fonctionnement est le suivant. Lorsque le dispositif est embrayé, les éléments -28 et 30 du plateau de pression sont immobilisés l'un par rapport à l'autre grâce à l'effort d'embrayage appliqué par le diaphragme 25 qui sollicite directement le second élément 30 du plateau de pression 15 et provoque instantanément le blocage des billes 36 et, par voie de conséquence, la transmission de l'effort entre la rampe 37 et la surface interne du premier élément 28, via ces mêmes billes. On voit donc qu'avec l'agencement qui vient d'être décrit, le plateau de pression 15 se comporte comme une pièce unique et transmet intégralement l'effort d'embrayage. Au débrayage, le mouvement du diaphragme 25 entraîne le retrait de l'élément 30, ce qui décharge et libère les billes 36 bien que l'élément 28 se déplace lui-même dans la même direction. Le retrait de l'élément 28 se poursuit jusqu'à ce que la butée 38 entre en contact avec le couvercle 14. L'annulation du jeu J représenté à la figure 1 se traduit donc par un retrait constant du premier élément 28, au débrayage. Au fur et à mesure que les garnitures de friction 21 s'usent, chaque manoeuvre d'embrayage se traduit par un imperceptible déplacement relatif entre la butée 38 et l'élément 28 (à partir du moment où les projections 51 entrent en contact avec les bords des fenêtres 52 les plus proches du plateau de réaction 12), ce qui a pour conséquence d'augmenter l'épaisseur globale du plateau de pression 15 lors du débrayage suivant. Le second mode de réalisation des figures 3 et 4, dans lequel les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques, comporte le même dispositif de blocage unidirectionnel 35, qui ne sera pas décrit une nouvelle fois. Cette variante se distingue par le fait que l'accouplement en rotation du premier élément 28 et du couvercle 14 est obtenu grâce à des projections radiales 60 du premier élément 28, engagées dans des découpes 61 dudit couvercle et surtout par le fait que la butée annulaire 38 est remplacée par une pluralité de butées 62 régulièrement réparties circonférentiellement sur le premier élément 28. Chaque butée 62 est constituée par une tigre 63 portant un joint de frottement 64 élastiquement déformable et s'étendant parallèlement à l'axe commun des deux arbres 13 et 22. La tige 63 est engagée à coulissement serré dans un alésage 65 du premier élément 28. Une portion variable de la tige, portant le joint 64 est engagée dans l'alésage 65 tandis que son autre extrémité traverse un trou 66 correspondant du couvercle 14 et comporte deux surfaces de contact (matérialisées respectivement par un épaulement 67 et une collerette 68) rattachant la tige et le couvercle avec un jeu J, prédéterminé. Les tiges 63 coopèrent par leurs collerettes 68 avec le fond du couvercle et s'étendent au-dessus du diaphragme.Dans ce mode de réalisation, en raison de l'absence de languettes tangentielles, le retrait du premier élément 28 au débrayage est assuré via la seule garniture de friction 58 mais la force de frottement développée par cette dernière reste, bien entendu, insuffisante pour s'opposer à un mouvement relatif axial entre les deux éléments 28 et 30 lorsque l'élément 28 est retenu par le couvercle, par l'intermédiaire des butées 62. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les butées prennent encore une autre forme. Il s'agit de goupilles fendues à élasticité radiale 70 (connues dans la technique sous l'appellation "GOUPILLE MECANINDUS") montées à frottement dans des trous 71 pratiqués parallèlement à l'axe commun des arbres 13 et 12, dans des prolongements radiaux dudit premier élément 28. Bien entendu, il ressort à l'évidence de la description qu'aucun mouvement de rotation relatif n'a lieu entre les éléments 28 et 30. En effet, l'élément 28 est lié en rotation au couvercle tandis que l'élément 30 est lié en rotation au diaphragme 25 qui, sous l'effet de la charge qu'il exerce, ne peut tourner. Néanmoins, si besoin est, les pions 55 peuvent être prolongés et pénétrer dans l'élément 28 en étant liés à celui-ci. Une autre goupille 74 de même type, de plus petit diamètre, maintient deux embouts 75 aux extrémités de chaque goupille 70. De cette façon, les extrémités de ces goupilles font face respectivement à deux surfaces d'appui 72, 73 en regard l'une de l'autre, définies sur le plateau de réaction et/ou le couvercle. Bien entendu, la différence entre l'écartement des deux surfaces d'appui 72, 73 et la longueur des goupilles 70 définit le jeu J prédéterminé. L'invention s'applique aussi aux embrayages bidisques et aux embrayages du type poussé. REVENDICATIONS 1- Embrayage à friction, notamment pour véhicule automobile, du type comportant un plateau de réaction (12) solidaire en rotation d'un premier arbre, un couvercle (14) solidaire en rotation dudit plateau de réaction, au moins un plateau de pression (15) solidaire en rotation dudit couvercle, axialement mobile par rapport à celui-ci et un disque de friction (20) portant des garnitures de friction, solidaire en rotation d'un second arbre aligné avec ledit premier arbre, ledit disque-de friction étant intercalé axialement entre lesdits plateaux de pression et de réaction et des moyens élastiques commandés (25) pour solliciter ledit plateau de pression vers le plateau de réaction en enserrant ledit disque de friction, ledit plateau de pression étant constitué de deux éléments coaxiaux (28, 30) déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre sous l'action d'un mécanisme de rattrapage d'usure des garnitures de -friction précitées, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, un premier élément (28) du plateau de pression comporte une piste d'engagement (29) en regard dudit disque de friction et qu'un second élément (30) coopère avec lesdits moyens élastiques (25), en ce qu'un dispositif de blocage unidirectionnel (35) desdits éléments, muni de billes coopérant avec une rampe, est agencé entre lesdits premier et second éléments et en ce qu'-au moins une butée (38) solidaire par frottement dudit premier élément (28) coopère, avec un jeu (J) prédéterminé, avec ledit couvercle et/ou plateau de réaction, le frottement de montage de ladite butée par rapport audit premier élément (28) étant suffisant pour ne céder qu'à l'action desdits moyens élastiques commandés (25). 2- Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second élément comporte un tronçon cylindrique (40) et la rampe (37) précitée de forme tronconique, engagés dans une cavité cylindrique ouverte (32) dudit premier élément et en ce que les billes (36) précitées sont logées dans une cage annulaire (44) délimitée par une partie de la paroi interne de ladite cavité cylindrique, ladite rampe, une partie de la surface externe dudit tronçon cylindrique et par une bague d'appui (45) coulissant sur ce tronçon et sollicitée par un ressort (46) dans un sens tendant à repousser lesdites billes vers ladite rampe. 3- Embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (46) consiste en une rondelle élastique ondulée intercalée entre un appui annulaire fixe (48), solidaire dudit tronçon cylindrique (40) et ladite bague d'appui (45). 4- Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée précitée consiste en un anneau (50) monté sur une surface cylindrique externe (28a) dudit premier élément du plateau de pression, en ce que cet anneau comporte un joint de frottement (54) élastiquement déformable monté serré sur ladite surface cylindrique, ainsi que des projections radiales (51) engagées dans des fenêtres (52) correspondantes dudit couvercle et en ce qu'un jeu (J) prédéterminé dans le sens axial est ménagé entre chaque projection et sa fenêtre. 5- Embrayage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs butées (62) précitées régulèrement réparties circulairement, en ce que chaque butée a la forme d'une tige (63) portant un joint de frottement (64) élastiquement déformable, une partie de ladite tige comprenant ledit joint étant engagée à coulissement serré dans un alésage (65) dudit premier élément du plateau de pression, parallèle à l'axe de ce dernier, et en ce que l'extrémité de chaque tige est engagée dans un trou correspondant dudit couvercle et comporte deux surfaces de contact (67, 68), situées de part et d'autre de la paroi dudit couvercle, rattachant ladite tige audit couvercle avec un jeu (J) prédéterminé. 6- Embrayage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier élément dudit plateau de pression est percé de trous (71) parallèles à son propre axe, en ce que des goupilles fendues à élasticité radiale (70), formant des butées précitées, sont montées à frottement dans lesdits trous et en ce que leurs extrémités sont situées en regard de deux surfaces d'appui (72,73) respectives définies sur ledit plateau de réaction et/ou ledit couvercle, un jeu (J) prédéterminé étant établi entre chaque goupille et ces deux surfaces d'appui en regard l'une de l'autre. 7- Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiques commandés étant constitués par un diaphragme, des pions de liaison (55), solidaires dudit second élément (30), traversent des trous dudit diaphragme et sont rattachés unidirectionnellement à celui-ci par des collerettes solidaires desdits pions et prenant appui sur la face opposée dudit diaphragme (25). 8- Embrayage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier élément (28) dudit plateau de pression est relié audit couvercle ou plateau dt: réaction par des languettes tangentielles (18), connues en soi. 9- Embrayage selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit premier élément et ledit second élément dudit plateau de pression sont solidarisés en translation axiale par une garniture de friction annulaire (58) ou moyen analogue, intercalée entre eux, le frottement engendré par cette garniture de friction étant insuffisant pour s'opposer à un mouvement relatif entre lesdits premier et second éléments (28, 30) lors d'un blocage entre ledit premier élément et ledit couvercle et/ou plateau de réaction dû au frottement de serrage de la ou les butées précitées. 10- Embrayage selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que ledit second élément (30) porte un joint (27a) en contact avec la paroi interne de ladite cavité (32).