Brevet FR2696514A1 — publié le 19940408

Disque d'embrayage avec moyeu en matière plastique L'invention se rapporte à un disque dembrayage pour un embrayage à friction comprenant un moyeu avec profil intérieur pour à monter solidaire 5 en rotation sur un arbre de transmission, qui est fabriqué en matière plastique, un disque de moyeu disposé de manière concentrique au moyeu et relié avec celui-ci de manière solidaire en rotation, des garnitures de friction qui transmettent le couple de rotation au moyeu via le disque de moyeu. 10 On connaît par exemple de l'Auslegeschrift allemand 22 56682 un disque d'embrayage du type ci-dessus Dans ce disque d'embrayage connu, le moyeu et le disque de moyeu sont fabriqués d'une seule pièce en matière plastique et doivent assumer par les propriétés de leur matériau au moins15 une partie du travail d'amortissement. Un disque d'embrayage correspondant à l'état de la technique est problématique pour plusieurs raisons D'une part le moyeu en matière plastique ne doit pas présenter d'effet d'amortissement trop important, car il20 s'échaufferait trop au fonctionnement et serait détruit D'autre part, lorsqu'on utilise par exemple des ressorts de torsion, la sollicitation de surface dans cette zone est en général trop élevée pour la matière plastique. La présente invention se propose donc de réaliser un disque d'embrayage avec un moyeu en matière plastique qui répond aux exigences posées et peut être fabriqué à bon prix. Cet objectif est atteint par les caractéristiques de la revendication principale. En utilisant pour le moyeu une matière plastique viscoplastique et résistante30 à la température et en utilisant un disque de moyeu séparé réalisé dans un autre matériau, il est possible de soutenir le moyeu radialement vers l'extérieur au moins par une zone partielle axiale au moyen du disque du moyeu Ceci permet d'assurer que le moyeu, lors des sollicitations de couple apparaissant par les flancs de la denture ne peut s'ouvrir sous l'effet de forces dirigées vers l'extérieur ou obliquement vers l'extérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est avantageux que le moyeu soit fabriqué en tant que pièce moulée par injection et que le disque de moyeu soit relié dans sa zone radiale interne avec le moyeu par le processus 5 de moulage par injection Une fabrication peu coûteuse est ainsi possible, le disque de moyeu étant moulé et relié de manière solidaire pendant l'opération de moulage par injection. Il est en outre proposé que le corps de moyeu du moyeu soit réalisé sensiblement comme un anneau cylindrique avec un élément de bride en saillie radiale, le disque de moyeu s'engageant au moins dans l'élément de bride radialement depuis l'extérieur et étant injecté par les deux côtés Une telle réalisation permet de faire une liaison sûre entre le moyeu et le disque de moyeu par l'intermédiaire de zones de liaison à grande surface.15 Selon l'invention, le disque de moyeu peut être pourvu d'évidements dans sa zone enrobée par injection, de sorte que la matière plastique du moyeu peut établir à travers ces évidements une liaison homogène avec les deux côtés du disque de moyeu Il est en outre possible de réaliser le contour intérieur du disque de moyeu de manière irrégulière sur sa périphérie, de sorte qu'il en résulte un certain blocage par coopération des formes. Un mode de réalisation à capacité de charge particulièrement haute prévoit que le disque de moyeu soit prolongé dans sa zone intérieure radiale25 jusqu'au profil de la denture interne du moyeu et que dans le disque de moyeu soit prévue la denture intérieure correspondant à celle du moyeu De cette manière, le disque de moyeu peut ainsi s'engager directement dans la denture de l'arbre de transmission et décharger les autres zones du moyeu des effets du couple de rotation. Un autre mode de réalisation avantageux prévoit que le moyeu soit pourvu dans sa zone enrobée par injection d'un appendice axial qui a sensiblement la forme d'un anneau cylindrique Cet appendice en forme danneau cylindrique a également pour effet une stabilisation du moyeu en matière plastique radialement vers l'extérieur, pour assurer un fonctionnement sans problèmes de la denture par rapport à l'arbre de transmission L'extrémité de l'appendice s'éloignant du disque de moyeu peut être réalisée de manière irrégulière sur sa périphérie pour obtenir ici un effet de denture par rapport à la matière plastique du moyeu. 5 Lorsqu'on utilise un disque de moyeu avec appendice axial qui a sensiblement la forme d'un anneau cylindrique, il est aussi possible de ne pas enrober cet appendice par injection avec le matériau du moyeu en matière plastique, mais seulement de le mouler de l'intérieur Ceci implique10 également une stabilisation du corps du moyeu radialement vers l'extérieur, sans que le disque du moyeu doive être enrobé par injection des deux côtés dans la zone de son appendice en forme d'anneau cylindrique Un tel mode de réalisation ne présente aucun problème du point de vue de la fabrication. Le corps du moyeu peut être pourvu à titre de renforcement de moulures de renfort sensiblement radiales qui s'étendent vers l'élément de bride De telles moulures de renforcement sont faciles à prévoir dans le moule dinjection. Elles servent également à renforcer radialement le corps du moyeu En cas de charge de couple correspondante, il ne faut pas soutenir toute la zone du20 corps de moyeu radialement vers l'extérieur, mais une zone étroite qui se limite sensiblement à la zone axiale du disque du moyeu peut suffire Afin que la pression superficielle dans la zone de la denture du moyeu puisse être maintenue faible, il est alors nécessaire que des moulures de renforcement supplémentaires soient disposées en dehors de cette zone soutenue25 radialement, moulures qui empêchent que le matériau ne s'ouvre vers l'extérieur La répartition de la pression superficielle est alors telle que dans la zone de l'empêchement radial, il apparaît des pressions superficielles plus grandes que dans les zones qui en sont axialement éloignées, ce qui est toutefois souhaité puisque l'on peut ainsi éviter les compressions des arêtes qui se produisent souvent dans les moyeux en acier à cause d'une raideur à la torsion excessive Ceci est également favorable au déplacement axial du moyeu sur l'arbre de transmission, améliorant ainsi les propriétés de ventilation. On propose en outre d'interrompre les moulures de renforcement radiales approximativement au milieu par une moulure circonférentielle concentrique par rapport à l'axe de rotation Cette moulure sert de renforcement supplémentaire du moyeu En même temps, le matériau a dans cette zone 5 une température plus faible et ainsi un coefficient d'élasticité plus élevé que le matériau dans la zone du moyeu o l'échauffement apparaît par le travail de foulage L'interruption des moulures de renforcement continues vers l'extérieur a l'avantage que le moyeu peut être plus facilement enrobés En même temps, on obtient une meilleure structure à symétrie radiale et par10 conséquent une charge plus régulière des rainures dans la denture. Conformément à l'invention, il est avantageux que des moulures obliques soient disposées entre le corps du moyeu et la moulure concentrique, partant du corps du moyeu et s'étendant de manière approximativement tangentielle jusqu'à la moulure concentrique Ces moulures sont particulièrement avantageuses pour le renforcement du couple Pour une meilleure fabrication de moulage par injection, elles sont disposées dans une direction, mais peuvent en principe être disposées dans différentes directions Le renforcement en treillis pourvoit à ce que les nervures individuelles soient beaucoup plus sollicitées puisqu'elles ne le sont maintenant pas à la flexion, mais à la traction et à la pression, comme une structure en treillis La rigidité est par conséquent sensiblement accrue puisque la tension se produit dans toute la zone du matériau, de sorte que pour une même épaisseur de paroi, les courses de déplacement sont beaucoup plus faibles. Un mode de réalisation selon la revendication 12 donne l'avantage d'obtenir la plus grande rigidité de moyeu avec le moins de matériau possible De même, le temps de cycle à la fabrication est réduit par la réduction de l'épaisseur de paroi, de sorte que l'élément peut être réalisé à bien meilleur prix qu'un corps homogène Il faut en outre juger avantageux que pour cette construction, on peut aussi utiliser des matériaux plus coûteux qui supportent des températures plus élevées Ceci permet de réduire encore la quantité de matériau utilisé. L'agencement du disque du moyeu approximativement dans une zone d'extrémité axiale du moyeu présente l'avantage que la forme peut être conçue plus facilement du point de vue de la technique de moulage par injection puisqu'en raison de l'empêchement dans la zone du corps du moyeu, on doit faire dans le moule une correction à un autre endroit que dans la partie opposée du corps de moyeu Lorsque le disque du moyeu est disposé au milieu, la correction peut être plus difficile à réaliser que lorsque le disque de moyeu est disposé d'un côté En outre, la pression superficielle dans le profil peut être répartie de manière plus régulière sur l'étendue axiale par le fait que lors de la sollicitation du couple, l'arbre est soumis à une torsion particulière, et cet angle de torsion devrait si possible être du même ordre de grandeur que dans le moyeu Avec une telle disposition latérale du disque du moyeu, ceci peut être mieux coordonné. Le moyeu est fabriqué de préférence en polyamide ou en cétone de polyéther avec environ 30 % en poids de fibres de verre Un tel matériau peut être encore travaillé facilement au moulage par injection et présente la résistance nécessaire pour le cas d'utilisation décrit. Pour maintenir si possible faible le poids et ainsi l'inertie du disque d'embrayage, on propose que le disque de moyeu soit pourvu de plusieurs évidements répartis sur la périphérie, dans la zone radiale entre le moyeu et les garnitures de friction. Les bras agencés entre les évidements dans le sens périphérique sont pourvus sur leur étendue radiale de bosses en direction axiale, de sorte que le disque d'embrayage est réalisé de manière élastique en direction radiale, pour pouvoir par exemple mieux compenser le déport des axes entre le vilebrequin et l'arbre de transmission. Comme matériau pour le disque de moyeu, on propose de préférence un matériau composite renforcé par des fibres qui présente par exemple au moins 50 % en poids de fibres Une résine thermodurcissable, une résine phénol ou une résine époxy ont par exemple fait leurs preuves en tant que matrice En raison des températures qui se produisent, les fibres de verre conviennent par exemple en première ligne en tant que fibres de renforcement Il faut prévoir ici une structure à plusieurs couches, chacune d'elles devant être tournée de 0, de plus et de moins 600 les unes par rapport aux autres. 5 Il est cependant aussi possible d'utiliser un disque de moyeu en acier que l'on peut employer de manière particulièrement avantageuse en liaison avec des amortisseurs d'oscillations de torsion Il est peu coûteux du point de vue matériau et fabrication, mais est un peu moins favorable du point de vue du moment d'inertie. L'invention sera expliquée plus en détails ci-après à l'aide de plusieurs exemples Les figures montrent en particulier: Les figures 1 et 2 une vue et une coupe longitudinale au travers d'un disque d'embrayage; la figure 3 une vue d'un disque de moyeu individuel; les figures 4 à 6 les réalisations différentes du disque de moyeu à l'intérieur du moyeu; la figure 7 un disque de moyeu avec appendice en forme d'anneau cylindrique en tant que délimitation extérieure radiale du moyeu. Le disque d'embrayage 1 des figures 1 et 2 est composé d'un disque de moyeu 10 en matériau composite renforcé par des fibres Il est pourvu de plusieurs évidements 24 qui sont disposés radialement sur la périphérie, à l'intérieur des garnitures de friction 2 et du moyeu 5 Les arbres 25 situés sur la périphérie entre les évidements 24 peuvent être pourvus de bosses 26 bombées en direction axiale pour produire une élasticité radiale. Le disque d'embrayage 1 définit avec son moyeu 5 un axe de rotation 3 et par l'intermédiaire de sa denture intérieure 4, le moyeu s'engage pendant le fonctionnement sur une denture extérieure correspondante d'un arbre de transmission non représenté, pour permettre le déplacement axial et la transmission du couple du moteur par la périphérie Le moyeu 5 est lui-même fabriqué de préférence en polyamide ou en cétone de polyéther avec environ 30 % en poids de fibres de verre et enrobé par injection avec son élément de bride 14 en saillie radiale autour de la zone radiale intérieure du disque de moyeu 10 Pour une parfaite transmission du couple de torsion par rapport au moyeu 5, le disque du moyeu 10 présente dans sa zone 5 enrobée par injection plusieurs évidements 15 répartis sur la périphérie, qui sont pénétrés par le matériau du moyeu 5 pendant l'opération d'injection Par mesure d'économies de poids et de matériau et pour accroître en même temps la résistance, le moyeu 5 est pourvu de moulures de renforcement sensiblement radiales qui s'étendent de la zone du moyeu axialement10 opposée au disque de moyeu 10 jusqu'à l'élément de bride 14 Comme on le voit sur le dessin, ces moulures de renforcement 21 peuvent être radialement interrompues par une moulure de périphérie concentrique 22 Dans le cas présent, les moulures de renforcement radiales 21 sont décalées sur la périphérie radialement en dehors de la moulure 22, et radialement à15 l'intérieur de la moulure 22 Radialement à l'intérieur de la moulure 22, s'étendant concentriquement, sont disposées, en plus, des moulures obliques 23 qui s'étendent à peu près de manière tangentielle par rapport au corps du moyeu 5 et se terminent dans le coin entre la moulure concentrique 22 et les moulures radiales 21 Le renforcement en treillis selon les figures 1 et 2 a20 pour effet que les nervures individuelles peuvent être sensiblement plus sollicitées puisqu'elles ne le sont maintenant pas à la flexion, mais à la traction et à la pression comme une structure en treillis Ceci permet d'augmenter sensiblement la rigidité puisque la tension se produit dans toute la zone du matériau, de sorte que pour une même épaisseur de paroi, les25 courses de déplacement sont beaucoup plus faibles. La figure 3 montre la vue d'un disque de moyeu 10 avant sa transformation en un disque d'embrayage complet Le disque de moyeu 10 est équipé dans sa zone radiale intérieure d'un contour intérieur 16 irrégulier afim de présenter ici blocage par coopération de formes par rapport au moyeu 5. Par ailleurs, dans cette zone sont prévus plusieurs évidements 15 sur la périphérie, qui sont traversés par le matériau utilisé lors de l'opération d'injection du matériau pour le moyeu 5 C'est ainsi quil peut se produire ici une transmission de couple fiable au fonctionnement et facile à réaliser Par ailleurs, on peut voir les évidements 24 disposés dans la zone radiale entre les garnitures de friction 2 et le moyeu 5, ceux-ci pouvant présenter aussi une autre forme que celle qui est montrée ici. Les figures 4 à 6 montrent différentes réalisations des divers moyeux et des zones correspondantes des disques de moyeux Dans la figure 4, le disque de moyeu 10 est réalisé plan et pourvu des évidements déjà décrits Il est disposé symétriquement à l'étendue axiale du moyeu 6 et injecté à l'intérieur de l'élément de bride 14. La figure 5 montre un disque de moyeu 11 qui est réalisé de manière à se10 poursuivre en direction radiale jusqu'à la denture 4 du moyeu 7 et qui, en regard de l'arbre de transmission, présente également une denture intérieure 17 correspondant à la denture intérieure 4 Par ailleurs, le disque de moyeu 11 est pourvu d'évidements 15 permettant le passage du matériau du moyeu pendant l'opération dinjection Dans ce mode de réalisation, le couple peut directement être transmis du disque de moyeu 11 à la denture extérieure de l'arbre de transmission par l'intermédiaire de la denture intérieure 17. La figure 6 montre un disque de moyeu 12 qui, dans la zone enrobée par injection, est pourvu à travers le moyeu 8 d'un appendice 18 en forme20 d'anneau cylindrique qui s'étend de manière concentrique par rapport à la denture 4 En outre, on peut voir dans cette construction la disposition des évidements 15 ainsi que la disposition d'une denture 19 dans la zone d'extrémité opposée au disque de moyeu 12 de l'appendice 18 en forme d'anneau cylindrique, pour réaliser une meilleure liaison du couple par25 rapport au moyeu 8 Cette construction permet une forte sollicitation de la denture 4 puisque l'appendice 18 en forme d'anneau cylindrique empêche l'élargissement radial de la matière plastique. Une variante très simple à réaliser est représentée à la figure 7 Le disque de moyeu 13 est pourvu d'un appendice 20 en forme d'anneau cylindrique qui représente la délimitation radiale extérieure du moyeu L'appendice 20 en forme d'anneau cylindrique est totalement injecté de l'intérieur avec le matériau du disque de moyeu La transmission de couple se produit dans le cas présent de préférence par un contour extérieur de l'appendice 20 en forme d'anneau cylindrique, contour non concentrique par rapport à l'axe de 9 2696514 rotation 3 Ce contour extérieur peut avoir une section réalisée par exemple sous forme d'un polygone Dans cet agencement aussi, l'élargissement radial de la matière plastique du moyeu 9 peut être évité en cas de haute sollicitation de couple par le fait que l'appendice 20 en forme d'anneau cylindrique est disposé sur toute l'étendue axiale du moyeu 9. Revendications 1 Disque d'embrayage pour un embrayage à friction comprenant un moyeu avec profil intérieur à monter solidaire en rotation sur un arbre de transmission qui est fabriqué en matière plastique, un disque de moyeu disposé de manière concentrique au moyeu et relié avec celui-ci de manière solidaire en rotation, des garnitures de friction qui transmettent le couple de rotation au moyeu via le disque de moyeu, caractérisé en ce que le moyeu10 ( 5-9) est réalisé en matière plastique viscoplastique résistante à la température, en ce que le disque de moyeu ( 10-13) est produit sous la forme d'un élément séparé et en autre matériau, et supporte le moyeu radialement vers l'extérieur au moins par une zone partiellement axiale. 152 Disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu ( 5-9) est réalisé en tant que pièce moulée par injection et en ce que le disque de moyeu ( 10-13) est relié dans sa zone radiale interne avec le moyeu par l'opération d'injection. 3 Disque d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps du moyeu ( 5-8) est réalisé essentiellement comme un anneau cylindrique avec un élément de bride ( 14) en saillie radiale, le disque de moyeu ( 10-12) s'engageant au moins dans l'élément de bride radialement de l'extérieur et étant enrobé depuis les deux côtés par injection.25 4 Disque d'embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque de moyeu ( 10-12) est pourvu d'évidements ( 15) dans sa zone enrobée par injection et/ou son contour intérieur ( 16/17) est réalisé de manière irrégulière sur sa périphérie.30 Disque d'embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le disque de moyeu ( 11) est pourvu dans la zone de son contour intérieur d'une denture intérieure ( 17) correspondant à la denture intérieure ( 4) du moyeu ( 7). 6 Disque d'embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le disque de moyeu ( 12) présente dans sa zone enrobée par injection un appendice ( 18) axial ayant sensiblement une forme d'anneau cylindrique. 7 Disque d'embrayage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité de lappendice ( 18) qui s'éloigne du disque de moyeu ( 12) est réalisé de manière irrégulière sur sa périphérie (denture 19). 8 Disque d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps du moyeu ( 9) est réalisé sensiblement en forme d'anneau cylindrique et en ce que le disque de moyeu ( 13) présente un appendice ( 20) ayant sensiblement une forme d'anneau cylindrique, qui s'étend axialement et est enrobé par le corps de moyeu. 9 Disque dembrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moulures de renforcement ( 21) sensiblement radiales sont disposées entre le corps du moyeu ( 5) et l'élément de bride ( 14). Disque d'embrayage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moulures de renforcement ( 21) radiales sont interrompues approximativement au milieu par une moulure ( 22) périphérique concentrique par rapport à l'axe de rotation ( 3). 11 Disque d'embrayage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'entre le corps du moyeu ( 5) et la moulure concentrique ( 22) sont disposées des moulures ( 23) obliques qui s'étendent à partir du corps de moyeu jusqu'à la moulure concentrique de manière approximativement tangentielle. 12 Disque d'embrayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque moulure oblique ( 23) s'étend radialement à l'intérieur en partant du corps du moyeu ( 5) approximativement de la zone du pied de l'une des moulures de renforcement radiales ( 21) jusquà approximativement la zone de la tête de la moulure de renforcement ( 21) radiale suivante dans le sens périphérique, et plus précisément dans la zone de transition vers la moulure concentrique ( 22). il 13 Disque d'embrayage selon les revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le disque de moyeu ( 11, 12, 13) est disposé approximativement dans une zone dextrémité axiale du moyeu ( 7, 8, 9). 5 14 Disque d'embrayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyeu ( 5-9)est de préférence réalisé en polyamide/cétone de polyéther comprenant environ 30 % en poids de fibres de verre. 15 Disque d'embrayage selon les revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le disque de moyeu ( 10) est pourvu de plusieurs évidements ( 24) répartis sur la périphérie, dans la zone radiale entre le moyeu ( 5) et les garnitures de friction ( 2). 16 Disque d'embrayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que les bras ( 25) disposés sur la périphérie entre les évidements ( 24) sont pourvus sur leur étendue radiale de bosses ( 26) dirigées axialement. 17 Disque d'embrayage selon les revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le disque de moyeu est de préférence en matériau composite renforcé par des fibres.