Brevet FR2623862A1 — publié le 19890602

Cette invention concerne des perfectionnements pour des embrayages à friction carbone sur carbone. Ces mécanismes emploient des disques de carbone aussi bien pour le plateau entraîneur que pour le plateau entraîné; les disques sont auto- porteurs, autrement dit, le carbone n'est pas appliqué comme matière de recouvre- ment sur des disques d'acier. Dans cette application, le carbone offre deux avantages principaux: (1) son coeffi- cient de frottement augmente avec la température - une propriété souhaitable lorsque l'embrayage est mis en prise et debrqyA de manière répétitive dans des périodes courtes; et (2) sa densité est la moitié de celle de l'acier. Des embrayages de faible poids peuvent facile- ment être étudiés grâce à l'emploi du 'carbone. Le carbone présente aussi deux inconvénients: (1) il a une résistance à la compression relativement faible; et (2) il s'use facilement à l'abrasion. Au cours des années récentes, des procédés ont été mis au point dans le but de renforcer les propriétés physiques du carbone. Selon un premier procédé (Watts et autres, US n 3 932 568), des particules de carbone sont chauffées, mélangées à de la résine phénolique et moulées en plaques à chaud et sous pression. Un autre procédé (Nitz, US n 3 552 533) implique l'addition de fibres de renforcement en carbone à une matrice de carbone et l'emboutissage à chaud du produit obtenu dans un moule. Ces procédés entre autres ont permis de concevoir un embrayage qui emploie des disques auto-porteurs en carbone. Ce type de disposi- tif est décrit par Marin dans l'US n0 3 759 353. Un embrayage carbone sur carbone de cette catégorie fonc- tionne de manière satisfaisante sous des charges faibles et modérées. Un plateau entraîné en carbone qui implique- rait l'engrenage de dents en carbone avec des cannelures en acier d'un arbre de sortie serait détérioré par cisaillement lorsque la charge augmenterait, même si la matière au carbone était perfectionnée. Sur les voitures de course, les charges sont très importantes au moment o le pilote accélère et décélère en effectuant différentes manoeuvres. Un embrayage carbone sur carbone fabriqué selon la technique antérieure aurait donc une durée d'utilisation limitée. Si l'on disposait d'un moyen convenable pour renforcer les plateaux entraînés et éviter leur détério- ration à la compression, le second inconvénient (taux d'abrasion élevé) pourrait aussi être minimisé. Les plateaux entraîneurs et entraînés peuvent être agencés de manière à réaliser un certain "flottement" au cours du débrayage. Ceci permet aux deux jeux de plateaux de se "réagencer" dans la direction axiale avant chaque réem- brayage, pour réaliser des conditions qui réduisent au minimum l'usure par abrasion. Il est également possible dans un embrayage carbone sur carbone d'utiliser moins d'acier dans l'ensemble de la construction, en le rempla- çant par des métaux plus légers, ce qui a pour résultat net d'augmenter les facilités de manoeuvre pendant les courses. C'est un premier objectif de la présente inven- tion de renforcer le(s) plateau(x) de carbone entrainé(s) de façon qu'il(s) puisse(nt) supporter de fortes charges de compression. C'est un second objectif d'incorporer une action de "flottement" dans l'embrayage de façon à obtenir un taux d'usure faible et uniforme et de réduire au minimum les effets du défaut initial d'alignement axial. Selon la présente invention, les plateaux entraî- neurs et entraînés sont montés entre un capot d'embrayage et le volant du moteur de l'automobile. L'écartement entre le capot et le volant est maintenu par une série de blocs, répartis dans la direction radiale et boulonnés entre eux. Les plateaux entraîneurs présentent à leur périphérie extérieure des ouvertures destinées à recevoir les blocs. Les plateaux entraîneurs possèdent donc un degré de liberté axiale au moment o l'embrayage est débrayé car ils peuvent glisser dans la direction axiale le long de ces blocs. Les plateaux entraînés présentent un orifice central avec des fentes formées à intervalles réguliers autour du périmètre de l'orifice. Un moyeu cannelé, en métal léger portant des ergots qui s'adaptent aux fentes sert à accoupler les plateaux entraînés à l'arbre de sortie. Le nombre des fentes prévues dans les plateaux entraînés au carbone peut être choisi de manière à faire varier la surface de contact avec le moyeu et donc à contr8ler la charge de compression. Les plateaux entraînés peuvent "flotter" lorsque l'embrayage est dégagé des ergots du moyeu et en conséquence du mouvement du moyeu sur la cannelure. Une autre caractéristique de la présente inven- tion vient de la réduction du gradient de température entre le disque en carbone entraîné et l'arbre de sortie. Le moyeu en métal sert de radiateur de chaleur entre le carbone et l'arbre de sortie en acier. Des différences de dilatation entre le carbone des plateaux entraînés et le métal des ergots du moyeu ne sont cependant pas importan- tes puisque leur assemblage n'est pas rigide. Une forme de réalisation de l'invention va être décrite pour illustrer les principes généraux en se référant aux dessins annexés. La figure I est une vue isométrique agrandie d'un embrayage construit selon cette invention; et La figure 2 est une coupe de l'embrayage assemblé de la figure 1. En se référant maintenant à la figure 1, les composants de l'embrayage comprennent un capot d'em- brayage l;ioulonné à un ressort formant diaphragme 10, un disque de pression 2, des disques entraîneurs identiques en carbone 3, 8 et 11, des disques entraînés identiques en carbone 5 et 6, un moyeu d'accouplement 9 et les blocs d'écartement 7. Le ressort formant diaphragme 10 est monté en une position inclinée (comme indiqué à la figure 2) et maintenu dans cette position de repos par des bourrelets annulaires non alignés 28 et 29. Cette position de repos relie intimement ensemble, en prise par friction, le disque de pression 2, les disques de carbone 3, 5, 6, 8 et 11 et le volant 12. Le ressort 10 est maintenu serré entre les bourrelets 28 et 29. Le bourre- let 28 est solidaire de la surface intérieure du capot d'embrayage 1. Le bourrelet 29 est formé sur le plateau de forme annulaire 31. Le plateau 31 est fixé contre la surface intérieure du capot 1 (et espacé de celle- ci) par des boulons 26 et des écrous 27. Il est utilisé huit boulons 26 et écrous 27. Un manchon d'écartement 25 est placé autour de chaque boulon 26 pour établir l'espa- cement désiré entre les bourrelets 28 et 29. Chaque man- chon 25 traverse un orifice distinct surdimensionné 24 formé dans le ressort 10. L'embrayage est assemblé en empilant les compo- sants contre le volant 12 et en les boulonnant en place au moyen des boulons traversants 14 qui viennent en prise avec des écrous 23. Le volant 12 est fixé par des boulons (non représentés) traversant des orifices de fixation 22 sur une carcasse de moteur (non représentée). Les ouver- tures périphériques 19 prévues dans les disques entraî- neurs 3, 8 et 11 permettent aux disques 3, 8 et 11 de se déplacer dans la direction axiale avec les blocs d'espa- cement 7 lorsque l'embrayage est débrayé. Le ressort formant diaphragme 10, en appuyant contre le disque de pression 2, force les disques d'entraînement 3, 8 et 11 et les disques entraînés 5 et 6 disposés en alternance, à établir entre eux un contact maintenu par friction. Le moyeu d'accouplement 9 qui constitue un important compo- sant de cette invention, est construit avec des ergots 16 et 16' qui s'adaptent à l'intérieur des fentes 20 des disques entraînés 5 et 6. Un seul ergot 16 et 16' doit se loger à l'intérieur d'une seule fente 20. Le centre de moyeu 18 du moyeu 9 est traversé par un orifice cannelé. Des cannelures 18' de l'arbre 17 viennent en prise avec le centre du moyeu 18. La relation des pièces assemblées est vue en coupe à la figure 2. Dans la position de la figure 2, l'embrayage est en prise; le volant 12 entraîne l'arbre de sortie 17, cette action d'entraînement intervenant par l'intermédiaire des blocs 7, des disques 3, 8 et 11, des disques 5 et 6, des ergots 16 et 16' du moyeu d'accouple- ment 9, du centre de moyeu 18 et des cannelures 18' de l'arbre 17. La mise en prise du ressort formant dia- phragme 10 sous l'effet d'un mouvement axial d'une douille de débrayage 15 le long de l'arbre 17 fait pivoter le ressort 10 vers une position non inclinée et libère le disque de pression 2. Ceci force les disques entraîneurs 3, 8 et 11 à relâcher leur contact avec les disques entraînés 5 et 6. Le disque entraîneur 3 se déplace vers la gauche (vu à la figure 2) le long des blocs d'espacement 7 en laissant de l'espace pour que les autres disques 5, 6, 8 et 11 s'écartent les uns des autres. Les disques entraînés 5 et 6 arrivent à l'arrêt de même que l'arbre de sortie 17. Le moyeu 9 joue le rôle d'un distributeur de charge et protège les disques de carbone 5 et 6 d'une forte compression ainsi que d'un accouplement de ce type avec l'arbre de sortie 17. Puisque les ergots 16 et 16' ne sont pas rigidement assemblés aux disques entraînés 5 et 6, la différence des coefficients de dilatation thermique entre le carbone et le métal du moyeu 9 est compensée en permettant un mouvement axial entre les disques 5 et 6 et le moyeu 9 et par conséquent n'inter- vient pas. La présente invention permet la construction d'embrayages carbone sur carbone réalisables pour des véhicules de course. Le volant 12 et le moyeu 9 peuvent être fabriqués en aluminium ou en un autre métal léger et peuvent présenter des orifices respectifs 21 et 30, afin de réduire le poids du volant 12 et du moyeu 9. La différence d'énergie cinétique emmagasinée lorsqu'un embrayage métallique de 18,4 cm est remplacé par un embrayage carbone sur carbone de même dimension est présenté dans le tableau suivant: Vitesse Energie emmagasinée Energie emmagasinée du volant dans les disques mé- dans les disques talliques carbone sur carbone t/mn j. J 000 4 935 2 880 7 000 9 675 5 643 9 000 15 994 9 329 11 000 23 891 13 937 La réduction de poids d'un embrayage utilisant des disques carbone sur carbone est très avantageuse dans les courses d'automobiles car elle facilite le freinage, accélère les changements de vitesse et permet des accélé- rations et des décélérations plus rapides. Il est bien entendu que le nombre des disques en carbone 3, 5, 6, 8 et 11 peut être augmenté ou réduit sans s'éloigner des principes de l'invention. Un autre avantage d'un embrayage carbone sur carbone vient du fait que le niveau des vibrations pendant la manoeuvre de l'embrayage est réduit. Le contact par friction carbone sur carbone est auto- amortisseur. Le grincement qui accompagne le frottement métal sur métal ou métal sur quelque matière à friction disparaît grâce à l'embrayage carbone sur carbone. Les figures 1 et 2 représentent six (au total) fentes 20 dans les disques entraînés en carbone 5 et 6 et un moyeu 9 comportant six (au total) ergots 16 et 16' sur ses surfaces supérieure et inférieure. De nombreuses variantes du nombre et de la forme des fentes 20 et des ergots correspondants 16 et 16' sont utilisables sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un embrayage à friction à monter sur un volant de moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un capot (1) fixé audit volant (12) constituant un compartiment fermé entre eux; un arbre de sortie (17) placé à l'intérieur dudit compartiment fermé et sortant à l'extérieur de ce der- nier; un moyen de ressort (10) monté à l'intérieur dudit comparti.ment, ledit moyen de ressort étant mobile pour occuper soit une position d'embrayage, soit une position de débrayage; un premier ensemble de disques de carbone (3, 8, 11), ledit premier ensemble étant connecté audit volant pour tourner avec lui; un moyeu métallique (9) monté sur ledit arbre de sortie, ledit moyeu métallique comprenant un ensemble d'ergots (16, 16'), ledit moyeu métallique étant écarté dudit premier ensemble de disques en carbone; un second ensemble de disques en carbone (5, 6), chacun desdits disques en carbone dudit second ensemble comprenant une série de fentes radiales (20), chacune desdites fentes radiales devant venir en prise d'entraî- nement avec l'un desdits ergots (16, 16') pour provoquer la rotation dudit second ensemble de disques en carbone avec ledit moyeu (9) et par conséquent la rotation dudit arbre de sortie (17); et quand ledit moyen de ressort (10) se trouve dans ladite position d'embrayage, ledit premier ensemble de disques en c=!one (3, 8, 11) étant en engagement de friction avec ledit second ensemble de disques en carbone (5, 6) avec comme résultat la rotation simultanée, à la fois dudit premier ensemble et dudit second ensemble et dudit volant et dudit arbre de sortie (17), quand ledit moyen de ressort se trouve dans ladite position de débrayage, ledit premier ensemble de disques en carbone (3, 8, 11) étant espacé dudit second ensemble de disques en carbone (5, 6) avec comme résultat la non rotation dudit arbre de sortie alors que ledit volant (12) est en rotation. 2. Un embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que: l'accouplement dudit moyeu (9) audit arbre de sortie (17) se fait au moyen d'un accouplement par cannelure, ledit accouplement par cannelure autorisant un mouvement axial limité dudit second ensemble desdits disques en carbone par rapport audit arbre de sortie en réalisant un accouplement en position de flottement entre ledit arbre de sortie et ledit moyeu. 3. Un embrayage & friction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs disques en carbone à la fois dans ledit premier ensemble et dans ledit second ensemble.