Brevet FR2693244A1 — publié le 19940107

La présente invention concerne un embrayage à friction, notamment pour véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un embrayage du type comportant un couvercle et au moins un plateau de pression entre lesquels est agencé un diaphragme élastique de forme tronconique à l'état libre comportant une partie périphérique extérieure de forme annulaire, formant rondelle Belleville, dont le bord intérieur se prolonge radialement par une série de doigts élastiques, séparés deux à deux par des fentes, dont les extrémités libres coopèrent avec un organe de manoeuvre de l'embrayage qui usuellement se déplace parallèlement à l'axe de l'embrayage et du type dans lequel les deux faces opposées de la partie annulaire du diaphragme coopèrent respectivement avec un appui formé en vis-à-vis sur le plateau de pression et avec un appui formé en vis- à-vis sur le couvercle. Le diaphragme permet ainsi un serrage des garnitures de friction d'un disque d'embrayage entre le plateau de pression et le volant (ou plateau de réaction) de l'embrayage. A l'aide d'un tel type d'embrayage, le conducteur, en appuyant sur la pédale de débrayage, actionne une fourchette, qui appuie l'organe de manoeuvre sur les extrémités des doigts du diaphragme Ainsi le diaphragme bascule et n'exerce plus d'effort sur le plateau de pression, ce dernier, décollé usuellement par des languettes de rappel, libère le disque d'embrayage qui n'est plus lié en rotation au volant moteur et la boîte de vitesses est alors désolidarisée du moteur. Selon une conception connue, la partie périphérique extérieure du diaphragme est une partie tronconique à l'état libre réalisée dans une tôle d'épaisseur sensiblement constante, qui coopère, d'une part, avec un bossage annulaire formé sur la face en vis- à-vis du plateau de pression et, d'autre part, avec un autre bossage annulaire formé en vis-à-vis sur la face interne du couvercle. A l'aide d'un diaphragme élastique classique selon cette conception, la force élastique exercée axialement par le diaphragme sur le plateau de pression dépend essentiellement de l'épaisseur de la tôle dans laquelle est réalisé le diaphragme et des dimensions de la partie périphérique extérieure de celui-ci déterminées par l'angle du tronc de cône. Lorsque le débattement (ou course de déformation) du diaphragme augmente, la force élastique passe par un maximum plus ou moins marqué puis décroît à nouveau Le rapport de la hauteur, mesurée axialement, de la partie périphérique sur l'épaisseur du diaphragme détermine cette courbe caractéristique. Il est possible de réduire la hauteur du sommet (ou ensellement) de cette courbe donnant la valeur de la force élastique en fonction de la course de déformation du diaphragme, notamment en augmentant l'épaisseur de la tôle constitutive du diaphragme, mais la fiabilité et la résistance à la fatigue d'un tel type de diaphragme en tôle épaisse sont réduites. De plus, une tôle de forte épaisseur rend difficile la fabrication du diaphragme par découpage et emboutissage et accroît le poids total de l'embrayage. Les embrayages de conception classique ont par ailleurs pour inconvénient de nécessiter la réalisation d'un plateau de pression et d'un couvercle comportant des bossages annulaires en saillie axiale, ce qui en augmente la complexité et les coûts de réalisation de ces pièces. Il a déjà été proposé dans le document FR-A-2 563 877, pour réduire l'ensellement de ladite courbe caractéristique, de réaliser un diaphragme élastique annulaire dont le corps en forme de disque présente, à l'état détendu, une forme sensiblement tronconique et est constitué par un corps de révolution présentant au moins une moulure de forme annulaire centrée sur l'axe du cône, dont la concavité est tournée vers l'extérieur du tronc de cône. La solution proposée dans ce document n'est pas entièrement satisfaisante car, d'une part, il faut veiller à éviter toute interférence entre la moulure et le plateau de pression et, d'autre part, cela nécessite de réaliser un bossage annulaire en saillie axiale sur la face interne du couvercle et sur le plateau de pression. Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un embrayage du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que la partie périphérique annulaire du diaphragme comporte deux nervures annulaires concentriques qui font saillie axialement et dont les convexités sont orientées dans des sens opposés pour coopérer chacune avec une portion de surface formée en vis-à-vis sur l'un des éléments plateau de pression - couvercle concerné et de manière à conférer à la section par un plan axial de la portion périphérique annulaire du diaphragme un profil en forme de S ou de Z. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: chacune des portions de surface formées en vis- à-vis sur le plateau de pression et sur la face interne du couvercle est une portion de surface annulaire lisse ce qui rend ces surfaces peu agressives vis-à-vis du diaphragme et réduit les usures de celui-ci et les phénomènes d'incrustation; lorsque l'embrayage est du type poussé dans lequel l'organe de commande se déplace en direction du plateau de pression pour provoquer le débrayage (désengagement de l'embrayage), la convexité de la nervure située radialement à l'extérieur coopère avec la portion de surface formée en vis-à-vis sur le plateau de pression; lorsque l'embrayage est du type tiré dans lequel l'organe de commande se déplace en direction du couvercle pour provoquer le débrayage, la nervure située radialement à l'extérieur coopère avec la portion de surface formée en vis-à-vis sur la face interne du couvercle; le diaphragme est réalisé dans une tôle d'épaisseur sensiblement constante et seule sa partie périphérique est modifiée Ces doigts sont inchangés. En outre les nervures favorisent la réduction des usures du diaphragme au contact du plateau de pression et du couvercle. L'invention propose également un diaphragme élastique pour un embrayage réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Grâce à l'invention on obtient une simplification du couvercle et du plateau de pression, ainsi qu'une réduction de leurs usures, du fait de la présence de portions de surface pour l'appui du diaphragme En outre on réduit l'ensellement de la courbe du diaphragme, tout en procurant d'autres avantages, qui apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un embrayage à friction à mécanisme à diaphragme selon l'état de la technique; la figure 2 est un graphique dont les courbes illustrent la force élastique du diaphragme en fonction de la course axiale de la butée de débrayage; la figure 3 est une vue en section axiale à plus grande échelle d'un détail de la figure 1 illustrant un premier mode de réalisation de l'invention appliqué à un embrayage du type poussé illustré en position embrayée et dont les garnitures de friction sont neuves; la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 illustrant l'embrayage en position débrayée; la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3 illustrant l'embrayage en position embrayée et dont les garnitures de friction sont à leur usure maximale; les figures 6 à 8 sont des vues similaires à celles des figures 3 à 5 illustrant un embrayage du type tiré; L'embrayage 10 illustré à la figure 1 est constitué par un disque d'embrayage 12, dont les garnitures de friction 14 sont reçues entre les faces planes parallèles et opposées d'un volant moteur 16 et d'un plateau de pression 18, solidaires en rotation du vilebrequin du moteur du véhicule automobile. L'embrayage 10 comporte également un couvercle 20 creux de forme annulaire avec un fond, qui comporte un bossage annulaire 22 qui fait saillie axialement vers l'intérieur et qui coopère avec une première face latérale 24 de la partie périphérique annulaire extérieure 26 en forme de rondelle Belleville d'un diaphragme élastique 28. La seconde face latérale 30 de ladite partie périphérique 26, qui est opposée axialement à la face 24, coopère, d'une part, avec un bossage annulaire 32 qui fait saillie axialement depuis une face latérale 34 du plateau de pression 18 et, d'autre part, avec un bossage annulaire 36 formé sur une couronne-jonc 61. Cette couronne-jonc 61 est portée par des pattes de retenue 60 en étant calée axialement par ces pattes. Les pattes 60 sont issues du couvercle 20 par découpe et pliage et comportent une partie axiale traversant le diaphragme 28 à la valeur d'orifices ménagés dans celui- ci au voisinage de la racine des doigts radiaux de celui- ci Ces orifices constituent l'extrémité borgne élargie des fentes séparant deux à deux les doigts du diaphragme. L'extrémité libre de la partie axiale des pattes 60 est repliée radialement en direction opposée à l'axe de l'ensemble pour formation d'un coude dans lequel est calée axialement la couronne-jonc 61. Pour plus de précision, on se reportera au document FR-A-2 585 424 considéré comme annexé à la présente description. Les bossages 22 et 36 disposés en vis-à-vis constituent par leurs pointes respectivement les appuis primaire et secondaire pour l'articulation du diaphragme 28 monté ainsi de manière pivotante ou basculante entre ses appuis 22-36. La commande de l'embrayage 10 est assurée au moyen d'une pédale 40 qui est reliée à une fourchette d'embrayage 42, qui agit sur une butée de débrayage 44, dont l'appui 46 est prévu pour coopérer avec les extrémités radiales intérieures libres 48 des doigts élastiques du diaphragme 28. La butée de débrayage 44 constitue l'organe de manoeuvre de l'embrayage et se déplace parallèlement à l'axe de l'ensemble en étant montée usuellement sur un tube-guide solidaire de la boite de vitesses. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, l'embrayage est du type poussé et la commande du débrayage (désengagement de l'embrayage) est effectuée en provoquant le déplacement de la butée de débrayage 44 axialement le long de son tube-guide en direction du plateau de pression 18. Normalement le diaphragme 28 sollicite le plateau de pression 18 en direction du volant 16 et les garnitures de friction 14 du disque d'embrayage 12 sont serrées entre ledit plateau 18 et ledit volant 16. L'embrayage est ainsi engagé, le couple étant transmis de l'arbre moteur à l'arbre d'entrée de la boite de vitesses via les garnitures 14 et le disque 12 solidaire en rotation, usuellement par un montage à cannelures, dudit arbre d'entrée. Lorsque les garnitures 14 s'usent, l'inclinaison du diaphragme varie, celui-ci étant globalement plan lorsque les garnitures 14 sont neuves et l'embrayage engagé. Le déplacement axial de la butée 44 provoque donc un basculement du diaphragme entre ses appuis 22,36 et une levée du plateau de pression 18, qui se rapproche du couvercle 20 sous l'action de languettes tangentielles (non visibles) De manière connue en soi, ces languettes lient en rotation le plateau 18 avec le couvercle 20 en autorisant un déplacement axial du plateau 18 vis-à-vis du couvercle 20. La levée du plateau 18 permet une libération des garnitures 14 (embrayage désengagé) et une interruption de l'entraînement de l'arbre d'entrée de la botte de vitesses par le moteur. La courbe Ci illustrée à la figure 2 illustre la valeur de l'effort F appliqué par le diaphragme sur le plateau 18 en fonction de la course de débattement ou de déformation "c" de celui-ci. Comme on peut le constater, cette courbe, en partant de la position M embrayage engagé, qui varie en fonction de l'usure des garnitures 14, croit d'abord et passe par un maximum Mi pour une force Fmax puis décroît rapidement pour repasser sous la valeur M 3 pour une force Fd correspondante à la position embrayage engagé garnitures 14 usées. On défini également sur cette courbe la hauteur Hi qui est égale à Fmax Fd et la longueur Ai de la course séparant le passage successif dans le sens croissant, puis décroissant de la valeur M la valeur M 3. L'invention qui va maintenant être décrite en référence aux figures 3 à 8 a notamment pour but de réduire la valeur de la hauteur Hi et d'accroître la longueur de la course de débattement efficace utilisable pour la commande de l'embrayage. Comme on peut le constater à la figure 3, la portion périphérique 26 du diaphragme 28 de forme tronconique à l'état libre présente, en section axiale, un profil sensiblement en forme de S aplati. En effet, la portion périphérique annulaire 26 comporte une première nervure annulaire 50, qui est située radialement vers l'extérieur, et une seconde nervure annulaire 52, qui est concentrique à la première nervure annulaire 50 et qui est située radialement vers l'intérieur. Les sommets des nervures 50,52 sont arrondis pour contact ponctuel et non agressif avec le plateau de pression 18 et le couvercle 20. La convexité en saillie axiale de la première nervure annulaire 50 coopère avec une portion de surface plane 54 formée sur la face 34 du plateau de pression 18 tournée vers la face interne 21 du fond du couvercle 20. Cette face 21 est dénommée ainsi car elle est tournée vers l'intérieur du couvercle, c'est-à-dire vers le plateau 18. La convexité en saillie axiale de la seconde nervure annulaire 52, qui est tournée axialement vers le plateau 18 dans la direction opposée à celle de la première nervure annulaire 50, coopère avec la surface interne 21 du fond du couvercle 20, qui est une portion de surface plane et qui s'étend dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe X- X' du diaphragme Les portions de surface du plateau 18 et du couvercle 20 sont donc planes et les usures provoquées par contact avec le diaphragme réduites. Grâce à cette conception du diaphragme, la courbe caractéristique C 2 de l'embrayage illustré à la figure 3 présente une hauteur H 2 nettement réduite par rapport à la hauteur Hi de la courbe Cl et une plage d'utilisation A 2 très importante du fait que la courbe C 2 présente une partie très plate La hauteur H 2 est bénéfique pour le confort du conducteur. Comme on peut le constater sur la figure 3, le plateau de pression 18 est une pièce de forme particulièrement simple dans la mesure o il ne comporte plus de bossage annulaire faisant saillie axialement sur sa face 34 mais une portion de surface, ici plane. De même, la face interne 21 du couvercle 20 est plane et l'appui primaire du diaphragme est constitué par une portion de surface coopérant par la seconde nervure 52 de la portion périphérique annulaire 26 du diaphragme 28. Ainsi les usinages des pièces 18,20 sont simplifiés, ainsi que les outillages de fabrication. Aucune cote précise n'est à respecter au niveau de ces pièces 18,20 pour l'appui du diaphragme 28. Dans ces figures la couronne-jonc 36 est du type de celle décrite dans le document FR-A-2 585 424 Elle est donc de forme tronconique et suivant une caractéristique elle est implantée radialement en-dessous de la nervure 52 La zone 70 de la surface 21 du couvercle formant une portée primaire 70 pour le diaphragme est donc disposée sur une circonférence moyenne de diamètre supérieur à celui de l'appui secondaire 36 ce qui simplifie la formation du couvercle et des pattes 60 On notera la formation d'un arrondi saillant axialement 71 raccordant le fond du couvercle, portant la surface 21, à la jupe annulaire d'orientation axiale du couvercle 20 en forme d'assiette creuse à fond centralement ouvert L'arrondi évite tout contact du diaphragme avec le fond du couvercle et rigidifie celui- ci Cela est rendu possible grâce à l'absence de bourrelet d'appui pour le diaphragme. De plus, par rapport aux diaphragmes de l'état de la technique, le diaphragme selon l'invention présente un avantage supplémentaire. En effet, le basculement du diaphragme provoque, en fin de la course d'actionnement, une augmentation du bras de levier et donc une meilleure levée, c'est-à-dire une meilleure séparation entre le plateau de pression et les garnitures de friction 14, dont il résulte une usure plus régulière de cette dernière et une plus grande durée de vie. En effet cette meilleure séparation, pour une course de débrayage donnée, retarde le contact ou lèchage des garnitures 14 avec le plateau 18 lorsque l'embrayage est désengagé, ledit contact accélérant l'usure desdites garnitures 14 Cela est favorable également à la réduction des phénomènes d'incrustation du diaphragme dans le couvercle et le plateau de pression et permet de nettoyer les surfaces d'appui de ceux-ci. A titre d'exemple, en considérant que le diamètre DE de la nervure extérieure 50 est sensiblement égal à 184 mm, que le diamètre intérieur DI de la seconde nervure 52 est sensiblement égal à 164 mm, et que le diamètre d'actionnement DA de la butée 44 est sensiblement égal à 34 mm, le bras de levier est égal à 6,53 en position embrayée et garnitures neuves - diaphragme globalement plan (figure 3), à 7,03 en position débrayée et garnitures neuves (figure 4) et à 6,33 en position embrayée et garnitures à usure maximale (figure 5). Enfin, l'invention peut être mise en oeuvre en utilisant une tôle d'épaisseur constante qui est découpée et emboutie, puis mise en cône en étant traitée thermiquement pour la réalisation du diaphragme élastique de l'embrayage selon l'invention. Dans l'embrayage du type tiré illustré aux figures 6 à 8, la portion périphérique annulaire extérieure 126 du diaphragme 28, de forme tronconique à l'état libre, présente en section axiale un profil en forme de Z aplati. Dans cette version, la première nervure 150 située radialement la plus à l'extérieur coopère avec une portion de surface de la face intérieure 21 du couvercle , tandis que la seconde nervure 152 située radialement vers l'intérieur coopère avec la portion de surface plane 154 du plateau de pression 18 Ici la face interne 21 est de forme tronconique pour éviter toute interférence avec le diaphragme. Les sommets des nervures 150,152 sont arrondis pour contact ponctuel et non agressif avec le couvercle 21 et le plateau 18. Pour des valeurs de DE = 205 mm, DI = 177 mm et DA = 48 mm, la valeur du bras de levier est respectivement égale à 5,73, 5,90 et 5,72 pour les positions illustrées aux figures 6 à 8. Dans ces figures 6 à 8 le couvercle 20 et le plateau 18 sont également simplifiés en étant dépourvus de bossages, les portions de surface d'appui étant lisses comme dans les figures 3 à 5. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits En particulier du fait que seule la partie périphérique du diaphragme est modifiée dans le cadre d'un embrayage poussé, les moyens d'assemblage assujettissant de manière pivotante le diaphragme au couvercle peuvent comporter des colonnettes au lieu de pattes 60. Dans tous les cas l'appui secondaire 36 agit sur la face du diaphragme tournée à l'opposé de la face 21 du couvercle, en étant implanté radialement en-dessous de la nervure 52 L'embrayage peut comporter deux disques de friction et deux plateaux de pression. On peut même réaliser un plateau de pression standard pour les embrayages poussé et tiré Il suffit pour cela d'augmenter vers l'intérieur la surface plane 54 de la figure 4. Dans tous les cas les usures au niveau du plateau de pression et du couvercle sont réduites puisque le bras du levier varie et que le diaphragme par ses nervures à sommets arrondis est admis à prendre appui non pas localement, mais sur des portées. REVENDICATIONS 1 Embrayage ( 10) à friction, notamment pour un véhicule automobile, du type comportant un couvercle ( 20) et un plateau de pression ( 18) entre lesquels est agencé un diaphragme élastique ( 28), de forme tronconique à l'état libre, comprenant une partie périphérique extérieure ( 26,126) de forme sensiblement annulaire dont le bord intérieur se prolonge radialement par une série de doigts élastiques, dont les extrémités libres ( 48) coopèrent avec un organe ( 44) de manoeuvre de l'embrayage, qui se déplace parallèlement à l'axe (X-X) de l'embrayage, et du type dans lequel les deux faces opposées ( 24, 30) de la partie périphérique annulaire ( 26) du diaphragme ( 28) coopèrent respectivement avec un appui ( 54,154) formé en vis-à-vis sur le plateau de pression ( 18) et avec un appui formé en vis-à-vis sur la face interne ( 21) du couvercle ( 20), caractérisé en ce que la partie périphérique annulaire ( 26,126) du diaphragme ( 28) comporte deux nervures annulaires concentriques ( 50,52 150,152), qui font saillie axialement, et dont les convexités sont orientées dans des sens opposés pour coopérer chacune avec une ( 21, 54,154) portion de surface formée en vis-à-vis sur l'un des éléments plateau de pression ( 18) couvercle ( 20) et de manière à conférer à la section par un plan axial de la portion périphérique annulaire ( 26,126) du diaphragme un profil sensiblement en forme de S ou de Z. 2 Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites portions de surface ( 21, 54-154) est une portion de surface annulaire lisse. 3 Embrayage selon l'une des revendications 1 ou 2, du type poussé dans lequel l'organe de commande ( 44) se déplace en direction du plateau de pression ( 18) pour provoquer le débrayage, caractérisé en ce que la convexité de la nervure ( 50) située radialement à l'extérieur coopère avec la portion de surface ( 54) formée en vis-à-vis sur le plateau de pression ( 18), tandis que la convexité de la nervure ( 52) située radialement à l'intérieur coopère avec la face interne ( 21) du couvercle ( 20). 4 Embrayage selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chacune desdites portions de surface ( 54,21) est plane. 5 Embrayage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la nervure ( 52) située radialement à l'intérieur est disposée sur une circonférence moyenne supérieure à celui d'un appui secondaire ( 36) portée par le couvercle ( 20) et agissant sur la face du diaphragme ( 28) tournée à l'opposé de la face interne ( 21) du couvercle ( 20). 6 Embrayage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le couvercle ( 20) a une forme d'assiette creuse avec un fond et une jupe, caractérisé en ce que le couvercle ( 20) présente un arrondi ( 71) raccordant ladite jupe audit fond pour éviter toute interférence entre la nervure ( 50) la plus externe et le couvercle ( 20). 7 Embrayage selon l'une des revendications 1 ou 2 du type tiré dans lequel l'organe de commande se déplace en direction du couvercle ( 20) pour provoquer le débrayage, caractérisé en ce que la convexité de la nervure ( 50) située radialement à l'extérieur coopère avec la portion de surface ( 21) formée en vis-à-vis sur la face interne du couvercle, tandis que la convexité de la nervure ( 52) située radialement à l'intérieur coopère avec la portion de surface ( 54) formée en vis-à-vis sur le plateau de pression ( 18). 8 Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diaphragme ( 28) est réalisé dans une tôle d'épaisseur sensiblement constante et en ce que les nervures ( 50,52; 150,152) présentent des sommets arrondis. 9 Diaphragme élastique pour un embrayage réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.