Brevet FR2683876A1 — publié le 19930521

Butée d'embrayage comportant une plaque d'appui métallique et son procédé de fabrication. La présente invention concerne les butées d'embrayage, du type à autocentrage, fonctionnant ou non en contact permanent avec un élément du diaphragme du mécanisme d'embrayage d'un véhicule automobile. Ce type de butée d'embrayage comprend un palier à roulement dont la bague tournante vient en contact de façon continue ou intermittente avec un élément du diaphragme du mécanisme d'embrayage Le palier à roulement est monté par l'intermédiaire de moyens d'autocentrage sur une douille de guidage qui supporte le palier à roulement et qui assure en outre son guidage axial le long d'un tube-guide solidaire de la boîte de vitesses lors des manoeuvre de débrayage et d'embrayage. Les moyens d'autocentrage interposés entre la douille de guidage et la bague non tournante du palier à roulement permettent à la butée de s'autocentrer par rapport au diaphragme avec lequel elle vient en contact. La douille de guidage est généralement munie d'une partie tubulaire servant au montage du palier à roulement et au guidage de la butée sur le tube-guide Une collerette radiale ayant sensiblement la forme d'un disque plan sert d'appui à l'action d'un organe de manoeuvre de la butée La collerette radiale peut également servir au guidage du palier à roulement dans un plan radial lors de l'autocentrage. Les douilles de guidage de ce type sont généralement réalisées par moulage d'une matière synthétique chargée de fibres de verre Pour limiter l'usure à l'endroit du contact entre l'organe de manoeuvre et la collerette radiale de la douille de guidage, on interpose généralement entre les extrémités dudit organe de manoeuvre et la partie en matière synthétique moulée de la collerette radiale, une plaque d'appui métallique réalisée par exemple en acier durci par traitement thermique. La solidarisation de la plaque d'appui et de la douille de guidage est habituellement réalisée par différents moyens tels que rivetage, encliquetage par l'intermédiaire de moyens élastiques intégrés à la douille On peut également envisager de surmouler la matière synthétique sur la plaque d'appui métallique elle- même après que celle-ci ait subi un éventuel traitement thermique de durcissage nécessaire. Ces différents moyens de solidarisation présentent cependant des inconvénients C'est ainsi que le surmoulage de la douille de guidage sur la plaque d'appui impose pratiquement un chargement manuel des inserts constituant les futures plaques d'appui dans le moule de fabrication de la douille de guidage avant la fermeture du moule et l'injection de la matière synthétique ce qui implique un coût supplémentaire non négligeable De plus, les plaques métalliques ayant subi un traitement thermique sont souvent déformées par celui- ci, et présentent par exemple des défauts de planéité de faible amplitude La fermeture du moule redresse provisoirement ces plaques métalliques qui se redéforment ensuite lors de l'ouverture du moule ce qui a pour effet d'engendrer des contraintes résiduelles dans la matière synthétique de la douille de guidage entraînant des déformations locales de celle-ci. On note, par exemple, l'apparition de défauts d'ovalisation de l'alésage de la partie tubulaire de la douille de guidage ce qui peut avoir des conséquences néfastes lors du fonctionnement de la butée d'embrayage. La fixation de la plaque d'appui par encliquetage élastique est difficile à réaliser, en raison de l'élasticité relativement réduite de la matière synthétique chargée de fibres de verre qui constitue la douille de guidage et des faibles dimensions des organes élastiques imposées par l'encombrement réduit alloué par le constructeur automobile On constate fréquemment des ruptures des organes élastiques dans un tel mode de fixation. La fixation de la plaque d'appui au moyen de rivets ou de vis peut s'avérer satisfaisante en principe mais présente l'inconvénient d'entraîner un coût pratiquement prohibitif Les rivets et les vis constituent en effet des pièces supplémentaires et l'opération de fixation est difficilement automatisable. La présente invention a pour objet la réalisation d'une butée d'embrayage comportant une douille de guidage dans laquelle les problèmes de solidarisation de la plaque d'appui avec la douille de guidage se trouvent résolus d'une manière simple, facilement automatisable, ne mettant pas en oeuvre de pièces de liaison supplémentaires et n'introduisant pas de déformation dans les parties fonctionnelles de la douille et en particulier dans l'alésage de sa partie tubulaire. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle douille de guidage avec solidarisation de la plaque d'appui métallique. La butée d'embrayage de l'invention, comporte un palier à roulement monté par l'intermédiaire de moyens d'autocentrage, sur une douille de guidage en matière synthétique moulée, munie d'une partie tubulaire et d'une collerette radiale recevant une plaque d'appui métallique contre laquelle vient agir un organe de manoeuvre de la butée Selon l'invention, la plaque d'appui métallique a été fixée sur la douille de guidage, par échauffement local de la matière synthétique de la douille de guidage moulée et déformation plastique de la partie échauffée. Dans un premier mode de réalisation, l'échauffement et la déformation plastique peuvent avoir été effectués, au voisinage d'une des extrémités de la partie tubulaire de la douille de guidage. Dans un autre mode de réalisation, l'échauffement et la déformation plastique peuvent avoir été effectués au contraire au voisinage de la périphérie de la collerette radiale. Cet échauffement et cette déformation plastique peuvent être réalisés dans plusieurs zones localisées, réparties à la périphérie de la partie tubulaire de la douille de guidage ou au contraire sur toute la périphérie de ladite partie tubulaire. Dans un autre mode de réalisation, l'échauffement et la déformation plastique peuvent être réalisés dans plusieurs zones localisées, réparties à la périphérie de la collerette radiale de la douille de guidage. Selon encore un autre mode de réalisation, la collerette radiale peut présenter au moins un pion en saillie traversant un trou aménagé dans la plaque d'appui métallique, l'échauffement et la déformation plastique pouvant alors être effectués sur le ou lesdits pions. Pour assurer le guidage radial du palier à roulement lors de l'autocentrage, la bague non tournante du palier à roulement présente généralement une portion annulaire radiale, en contact de frottement avec une portion de guidage radiale de la douille de guidage. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la portion de guidage est disposée parallèlement à la collerette radiale de la douille de guidage. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la solidarisation de la plaque d'appui métallique sur la collerette radiale se fait, comme indiqué précédemment, au moyen de pions en saillie traversant des trous de la plaque d'appui métallique Le fait en effet d'utiliser pour le guidage radial du palier à roulement une portion de guidage indépendante de la collerette radiale permet d'éviter toute difficulté qui pourrait résulter d'une éventuellement déformation locale de la collerette radiale lors de l'échauffement et de la déformation des pions de fixation. Dans un autre mode de réalisation, le guidage du palier à roulement peut être réalisé par contact de frottement de la bague non tournante du palier à roulement sur la face de la plaque d'appui métallique opposée à celle contre laquelle vient agir l'organe de manoeuvre. En variante, la portion de guidage de la douille est intégrée à la collerette radiale, la face de ladite collerette opposée à la plaque d'appui servant alors de face d'appui et de guidage pour la bague non tournante du palier à roulement. Le procédé de fabrication de l'invention, permet la réalisation d'une douille de guidage, destinée à recevoir un palier à roulement pour former une butée d'embrayage La douille de guidage est munie d'une partie tubulaire et d'une collerette radiale adaptée pour recevoir une plaque d'appui métallique Selon l'invention, la douille de guidage est tout d'abord moulée en une matière synthétique pouvant comporter des charges appropriées Un logement convenable est prévu sur la douille de guidage pour recevoir la plaque d'appui et assurer son immobilisation en rotation Ce logement peut présenter, par exemple, la forme d'une empreinte creuse pratiquée sur la collerette radiale de la douille de guidage, les bords de ladite empreinte coopérant avec au moins une partie des bords de la plaque d'appui pour empêcher la rotation de cette dernière La plaque d'appui métallique, qui a généralement subi préalablement un traitement thermique de durcissage, est alors introduite dans le logement précité, jusqu'à venir en contact avec au moins des parties de la collerette radiale de la douille de guidage Généralement la plaque d'appui métallique comporte un alésage qui est alors introduit sur l'extrémité de la partie tubulaire de la douille de guidage. La plaque d'appui métallique est ensuite fixée sur la douille de guidage, par échauffement local de la matière synthétique de la douille de guidage moulée, cet échauffement étant obtenu au moyen d'une sonotrode qui provoque des vibrations à haute fréquence entraînant l'apparition de frictions au niveau moléculaire La matière synthétique se trouve donc ramollie localement par l'action de la sonotrode On procède ensuite ou simultanément à une déformation plastique des parties échauffées ramollies De préférence, la déformation plastique est réalisée au moyen de la sonotrode elle-même, qui présente à cet effet un profil adapté aux déformations que l'on souhaite réaliser. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une demi-coupe en élévation d'une butée d'embrayage selon l'invention selon I-I de la figure 2; la figure 2 est une vue extérieure de la butée d'embrayage de la figure 1; la figure 3 est une demi-coupe en élévation d'une douille de guidage selon un autre mode de réalisation de l'invention selon III-III de la figure 4; la figure 4 est une vue extérieure de côté de la douille de guidage de la figure 1; la figure 5 est une demi-coupe en élévation d'un autre mode de réalisation d'une douille de guidage de l'invention selon V-V de la figure 6; la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 5; la figure 7 est une demi-vue en coupe en élévation d'un autre mode de réalisation d'une douille de guidage de l'invention selon VII- VII de la figure 8; la figure 8 est une vue extérieure de la douille de guidage de la figure 7; les figures 9, 10 et 11 illustrent en demi-coupe en élévation les différentes étapes du procédé de l'invention adaptées à un autre mode de réalisation de douille de guidage selon l'invention; la figure 12 est une vue extérieure de la douille de guidage terminée de la figure 11; les figures 13 et 14 illustrent la mise en oeuvre du procédé de l'invention sur une douille de guidage selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté en demi-coupe en élévation. Telle qu'elle est illustrée sur les figures 1 et 2, la butée d'embrayage conforme à l'invention, comporte un palier à roulement 1 monté sur une douille de guidage 2 laquelle comporte une portion tubulaire 3 qui peut coulisser par rapport à un tube-guide (non représenté sur la figure) et une collerette radiale 4 La douille de guidage 2 est réalisée par moulage d'une matière synthétique rigide additionnée de charges minérales ou analogues. Le palier à roulement 1 comporte une bague intérieure 5 à paroi mince, réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube présentant un chemin de roulement torique 6, pour une rangée de billes 7, maintenues dans une cage 8 La bague intérieure 5 non tournante comporte également une prolongation annulaire dirigée vers l'extérieur sous la forme d'une collerette radiale 9, qui vient en contact de frottement avec la surface frontale intérieure d'une portion de guidage radiale 4 a, se présentant sous la forme d'une collerette annulaire parallèle à la collerette radiale 4, et reliée à cette dernière par une pluralité de nervures de renforcement 4 b. Le palier à roulement 1 se complète par une bague extérieure 10, également à paroi mince, réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube, qui présente un chemin de roulement torique 11 pour les billes 7 ainsi qu'une portion torique 12 qui peut venir en contact avec la surface du diaphragme d'un dispositif d'embrayage non représenté sur la figure lors du déplacement axial de l'ensemble de la butée par rapport au tube-guide sur lequel coulisse la douille de guidage 2 La palier à roulement 1 est protégé par un flasque de protection 13 fixé sur la bague extérieure 10 avec interposition d'un joint souple d'étanchéité 14. Un manchon en matière élastique 15, par exemple en élastomère ou en caoutchouc naturel, est disposé à l'intérieur de la bague interne et présente une pluralité de nervures 16 parallèles à l'axe de la butée, dirigées vers l'intérieur et dont le bord libre interne entre en contact avec la surface extérieure de la portion cylindrique 3 de la douille de guidage 2 Le manchon élastique 15 présente une lèvre annulaire 17 qui assure l'étanchéité du palier à roulement 1 en entrant en contact avec la bague extérieure 10 Une nervure annulaire 18 venue de moulage avec la douille de guidage 2 et disposée à l'extrémité de la portion cylindrique 3 assure le maintien du palier 1 sur la douille de guidage 2 avant le montage sur le tube-guide. Une plaque d'appui métallique 19 réalisée en acier qui a de préférence subi un traitement thermique de durcissement superficiel, sert de surface de contact pour un organe de manoeuvre de la butée non représenté sur les figures et qui exerce un effort en direction axiale pour provoquer le déplacement de la butée dans son ensemble par rapport au tube-guide lors d'une opération de débrayage Comme on peut le voir en particulier sur la figure 2, la collerette radiale 4 comporte deux prolongations diamétralement opposées 20 qui se poursuivent axialement sous la forme de deux oreilles 21 dont l'une est visible sur la figure 1 La plaque d'appui 19 comporte des prolongations diamétralement opposées correspondantes 22 De cette manière les deux doigts d'un organe de manoeuvre en forme de fourche viennent en contact sur la surface de la plaque d'appui 19 et peuvent être maintenus au moyen des deux oreilles 21. La fixation de la plaque métallique 19 contre l'une des surfaces de la collerette radiale 4 se fait, selon l'invention, après la fabrication de la douille de guidage 2 par moulage Après moulage de la douille de guidage 2 celle-ci ne comporte pas en effet les crans de fixation 23 visibles sur les figures 1 et 2 et pratiqués ultérieurement au voisinage du bord périphérique de la partie tubulaire 3. Dans ces conditions, la plaque métallique 19 peut être insérée autour de la partie tubulaire 3, l'alésage de la plaque 19 ayant sensiblement le même diamètre que le diamètre extérieur de ladite partie tubulaire 3. Pour assurer alors la fixation dans cette position de la plaque d'appui 19, on procède à un échauffement local de la matière synthétique de la douille de guidage 2, suivi d'une déformation plastique des parties échauffées de façon à former les différents crans de fixation 23 qui sont répartis de manière sensiblement égale à la périphérie de la partie tubulaire 3 Après refroidissement les crans 23 maintiennent en place la plaque métallique 19. Selon l'invention, l'échauffement local est réalisé au moyen d'une sonotrode créant localement des vibrations à haute fréquence provoquant des agitations et des frictions au niveau moléculaire qui entraînent un ramollissement de la matière synthétique De préférence, le profil de la sonotrode est tel qu'une poussée de cette dernière entraîne le refoulement de la matière synthétique ramollie et la formation des crans de fixation 23. Bien entendu, la douille de guidage 2 comporte, en sortie de moulage, les réserves de matière nécessaires à la formation ultérieure de ces crans de fixation 23, de sorte que la forme définitive leur est imprimée par l'extrémité de la sonotrode. Le mode de réalisation des figures 3 et 4 sur lesquelles les pièces identiques portent les mêmes références, se différencie uniquement du mode de réalisation des figures 1 et 2, par le fait que la fixation de la plaque d'appui métallique 19 est faite ici non plus par des crans individuels 23 localisés à la périphérie de la partie tubulaire 3 mais par un cordon continu 24 repoussé par la sonotrode et occupant toute la périphérie annulaire de l'extrémité de la partie tubulaire 3. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, la portion tubulaire 3 de la douille de guidage 2, comporte à son extrémité opposée au palier à roulement 1 une portion annulaire radiale 25 La plaque d'appui 19 est cette fois introduite sur la partie tubulaire 3 depuis la zone qui est destinée à être ultérieurement occupée par le palier à roulement 1 La plaque d'appui 19 vient en contact avec la zone d'appui radiale 25 Dans ce mode de réalisation la collerette radiale 4 comporte donc une ouverture 26 pour le passage de la plaque d'appui 19 La fixation de la plaque d'appui 19 est assurée par la formation d'une pluralité de crans de fixation 27 pratiqués sur la périphérie extérieure de la portion annulaire 3 du côté recevant ultérieurement le palier à roulement 1 Comme on peut le voir sur la figure 5 la plaque d'appui 19 se trouve donc enserrée entre la zone d'appui radiale 25 et les différents crans de fixation 27 lesquels sont répartis sur toute la périphérie comme le montre la figure 6 On notera que dans ce mode de réalisation la bague interne 5 du palier à roulement 1, qui n'est pas représentée sur la figure 5, vient en contact d'appui direct avec la plaque métallique 19 sur la face de celle-ci qui est opposée à la face en contact avec l'organe de manoeuvre de la butée. Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, la fixation de la plaque d'appui 19 est faite au moyen de deux portions repoussées 28 diamétralement opposées pratiquées à la périphérie de la collerette radiale 4 et décalées à 900 environ par rapport aux prolongations 20. La portion de guidage radiale 4 a a été supprimée, la face de la collerette radiale 4 opposée à la plaque d'appui métallique 19 servant directement de face d'appui et de guidage radial pour la bague non tournante du palier à roulement de structure similaire à celui qui est illustré sur la figure 1. Dans le mode de réalisation des figures 9 à 12, la fixation de la plaque métallique 19 est réalisée au moyen de deux pions 29 faisant saillie à partir de la collerette radiale 4 et traversant des trous 30 aménagés dans la plaque d'appui métallique 19 Les pions 29 sont réalisés sous la forme de trous borgnes Pour la fixation de la plaque d'appui 19 on utilise une sonotrode 31 visible sur les figures 9 et 10 comportant une partie en saillie 32 capable de pénétrer dans les trous borgnes des pions 29 et une gorge périphérique 33 entourant la saillie 32. Lorsque la douille de guidage 2 vient de moulage, l'épaisseur axiale des pions 29 est supérieure à celle de la plaque métallique 19. L'action de la sonotrode est visible en particulier sur la figure 10: lorsque la matière synthétique des pions 29 est suffisamment ramollie par l'échauffement, la poussée dans le sens axial de la sonotrode 31 provoque la déformation du bord périphérique du trou borgne du pion 29 assurant ainsi une bordure de fixation 34 de la plaque métallique 19 à l'endroit de chacun des pions 29 La douille de guidage 2 équipée de sa plaque métallique 19 est visible sur les figures 11 et 12. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 13 et 14 les pions 35 destinés à la fixation de la plaque 19 sont pleins La sonotrode 36 présente une partie centrale en forme de coin 37 entourée par une gorge annulaire 38 L'action de la sonotrode 36 est visible sur la figure 14: après échauffement de la matière du pion 35 le coin 37 peut pénétrer dans le pion 35 en repoussant la matière ramollie jusque dans la gorge périphérie 38 formant ainsi une bordure en saillie 39 qui retient la plaque métallique 19. il REVENDICATIONS 1 Butée d'embrayage comportant un palier à roulement ( 1) monté par l'intermédiaire de moyens d'autocentrage ( 15) sur une douille de guidage ( 2) en matière synthétique moulée munie d'une partie tubulaire ( 3) et d'une collerette radiale ( 4) recevant une plaque métallique ( 19) contre laquelle vient agir un organe de manoeuvre de la butée, caractérisée par le fait que la plaque d'appui métallique ( 19) a été fixée sur la douille de guidage ( 2) par échauffement local de la matière synthétique de la douille de guidage moulée et déformation plastique de la partie échauffée. 2 Butée d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'échauffement et la déformation plastique ont été effectués au voisinage d'une des extrémités de la partie tubulaire ( 3) de la douille de guidage ( 2). 3 Butée d'embrayage selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'échauffement et la déformation plastique ont été effectués dans plusieurs zones localisées ( 23, 27) réparties à la périphérie de la partie tubulaire de la douille de guidage. 4 Butée d'embrayage selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'échauffement et la déformation plastique ont été effecutés sur toute la périphérie ( 24) de la partie tubulaire ( 3) de la douille de guidage ( 2). Butée d'embrayage selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'échauffement et la déformation plastique ont été effectués dans plusieurs zones localisées ( 28) réparties à la périphérie de la collerette radiale ( 4) de la douille de guidage. 6 Butée d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la collerette radiale ( 4) présente au moins un pion en saillie ( 29, 35) traversant un trou aménagé dans la plaque d'appui métallique ( 19) l'échauffement et la déformation plastique ayant été effectués sur le ou lesdits pions. 7 Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la bague ( 5) non tournante du palier à roulement présente une portion annulaire radiale ( 9) en contact de frottement avec une portion de guidage radiale ( 4 a) de la douille de guidage ( 2) ladite portion de guidage étant disposée parallèlement à la collerette radiale ( 4) de la douille de guidage ( 2). 8 Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la bague ( 5) non tournante du palier à roulement présente une portion annulaire radiale ( 9) en contact de frottement avec une portion de guidage radiale de la douille de guidage ( 2), ladite portion de guidage étant constituée par la face de la collerette radiale ( 4) de la douille de guidage ( 2) opposée à la plaque d'appui métallique ( 19). 9 Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la bague ( 5) non tournante du palier à roulement ( 1) présente une portion annulaire radiale en contact de frottement avec la face de la plaque d'appui métallique ( 19) opposée à celle contre laquelle vient agir l'organe de manoeuvre. 10 Procédé de fabrication d'une douille de guidage destinée à recevoir un palier à roulement pour former une butée d'embrayage, la douille de guidage ( 2) étant munie d'une partie tubulaire ( 3) et d'une collerette radiale ( 4) adaptée pour recevoir une plaque d'appui métallique ( 19) caractérisé le fait que la douille de guidage ( 2) est tout d'abord moulée en une matière synthétique, un logement approprié étant prévu pour la plaque d'appui ( 19); puis la plaque d'appui ( 19) est introduite dans ledit logement et vient en contact avec au moins des parties de la collerette radiale ( 4); la plaque d'appui métallique ( 19) est ensuite fixée sur la douille de guidage ( 2) par échauffement local de la matière synthétique de la douille de guidage moulée ( 2) au moyen d'une sonotrode et déformation plastique de la partie échauffée. Il Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la déformation plastique est faite au moyen de la sonotrode elle-même. 12 Procédé selon les revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que le logement est réalisé sous la forme d'une empreinte creuse pratiquée sur la collerette radiale ( 4), les bords de ladite empreinte étant capables de coopérer avec au moins une partie des bords de la plaque d'appui métallique afin d'immobiliser celle-ci en rotation.