Brevet FR2760058A1 — publié le 19980828

DISPOSITIF D'EMBRAYAGE CENTRIFUGE, NOTAMMENT POUR VEHICULE LEGER La présente invention concerne un embrayage centrifuge, plus particulièrement destiné aux karts. On connaît bien ce genre de petit véhicule de compétition, rapide, qui permet un apprentissage de la conduite sportive. II en existe une version simple qui comprend un châssis sans suspension, quatre roues avec un système de freinage et une commande directionnelle par volant. En outre, il est prévu une motorisation qui entraîne un arbre des roues motrices unique, solidaire des roues arrière et monté à rotation dans un ensemble de paliers supportés par le châssis. La transmission est des plus rustique et comprend un pignon moteur solidaire du vilebrequin du moteur, une chaîne et un plateau solidaire de l'arbre des roues motrices dont le nombre de dents détermine le rapport. II n'est prévu aucune boîte de vitesses. Cet agencement conduit à des véhicules de prix raisonnable, d'un grand intérêt ludique et professionnel suivant son exploitation. II subsiste un problème avec ses conséquences : le démarrage. En effet, I'absence de démarreur requiert un démarrage "à la poussette" qui est assez particulier. II faut que l'utilisateur soulève l'arrière de son kart, en sorte que le moteur en prise directe ne freine pas et ne provoque pas de secousses dues aux cycles de compression du moteur qui est un monocylindre. L'utilisateur doit ensuite courir en avançant suffisamment vite pour donner au kart une certaine inertie, tout en maintenant l'arrière soulevé, ce qui n'est pas commode puis il pose brusquement l'arrière pour que les roues motrices entrent en contact avec le sol, ce qui conduit au démarrage du moteur par l'inertie accumulée. II reste à l'utilisateur à sauter presque simultanément dans le siège puisque le moteur, dès sa mise en marche, propulse le kart. Cette brève description, même incomplète permet de comprendre que cette opération de démarrage qui est simple pour les habitués, présente quelques difficultés d'apprentissage pour les néophytes ou pour les débutants. De plus, même les professionnels se trouvent fort dépourvus en course lorsque le kart part en tête à queue et qu'il cale parce que les roues motrices ont été immobilisées et que l'inertie n'est plus suffisante pour relancer le moteur. On imagine qu'un embrayage peut être d'une grande utilité et des montages ont été conçus mais sans répondre à la demande si bien que les karts existent depuis de très nombreuses années mais sont toujours démunis de tels systèmes. II faut en effet prendre en compte le cahier des charges pour la réalisation d'un tel embrayage. Un tel embrayage doit être - centrifuge pour qu'il intervienne sans action directe du pilote, - de faible poids et de faible encombrement pour ne pas perdre en vitesse le confort acquis par la présence d'un embrayage, - robuste car la fiabilité d'un kart est importante surtout en cas d'usage en compétition, - simple, avec un nombre restreint de pièces ce qui est un corollaire de la fiabilité, - réglable pour pouvoir adapter l'effet d'embrayage et la capacité à débrayer en fonction du revêtement, du poids du pilote, de la puissance du moteur et de nombreux autres paramètres, et - apte à un montage sur l'arbre des roues motrices arrière, le plus simplement possible, tout en autorisant le changement de couronne aisément car cette opération est très fréquente. Enfin, sans que l'ensemble des contraintes énoncées soit exhaustif, un tel embrayage doit être sans danger pour les autres pilotes en cas de bris ou de désolidarisation de pièces mobiles. A cet effet, selon l'invention, le dispositif d'embrayage centrifuge pour des véhicules légers, par exemple un kart, comportant un châssis, un arbre des roues motrices arrière aux extrémités duquel sont fixées des roues, une couronne liée en rotation avec ledit arbre, un moteur avec un pignon de sortie, et une chaîne de liaison du pignon et de la couronne, se caractérise en ce qu'il comprend un corps central coaxial et solidaire de l'arbre des roues motrices en translation comme en rotation, ledit corps central étant porteur de disques, une cloche montée coaxiale et libre en rotation par rapport au corps central grâce à au moins un roulement, supportant la couronne et munie de disques en matériau de friction prévus pour coopérer par frottement avec les disques du corps central, un plateau de pression solidaire en rotation de ladite cloche et mobile en translation par rapport à la cloche pour venir presser les disques en matériau de friction contre les disques du corps central, des éléments élastiques de rappel pour écarter le plateau de pression de la cloche, ainsi que des moyens manuels et des moyens centrifuges d'actionnement du plateau de pression pour plaquer ledit plateau vers la cloche. Selon une autre caractéristique, les moyens manuels d'actionnement comprennent un flasque monté libre en rotation et monté solidaire en translation par rapport au plateau de pression grâce à un roulement, un levier monté pivotant autour d'un axe solidaire du châssis dans sa partie médiane, dont une extrémité est articulée sur le flasque dont l'autre extrémité reçoit un câble, circulant dans une gaine, interposé entre ladite extrémité et une poignée d'actionnement. Selon le mode de réalisation préférentiel, les moyens centrifuges d'actionnement comprennent des leviers articulés chacun dans leur partie médiane, solidaires de la cloche, dont une extrémité vient en appui sur le plateau de pression pour exercer un effort de pressage et dont l'autre extrémité porte des masselottes, lesdits leviers étant répartis régulièrement sur la périphérie de la cloche et susceptibles de prendre au moins deux positions extrêmes, I'une inactive dans laquelle lesdits leviers sont sans effets exercés sur le plateau de pression et l'autre active dans laquelle lesdits leviers exercent un effort maximal sur le plateau de pression. Ces leviers sont articulés chacun autour d'un axe orienté tangentiellement à la cloche et perpendiculairement à l'arbre des roues motrices et chaque levier a une forme en bec de perroquet. Les masselottes sont amovibles ou mobiles afin de modifier leurs positions et l'effet engendré. De façon perfectionnée, chacun des leviers est guidé entre des ailes solidaires de la cloche. Selon une autre caractéristique, le corps central, la cloche, et le plateau de pression définissent une chambre dont l'étanchéité est obtenue par des joints adaptés et par des roulements étanches, ladite chambre étant remplie d'une certaine quantité d'huile baignant les disques liés au corps central et à la cloche. La cloche porte la couronne d'entraînement de l'arbre des roues motrices et de préférence, elle est munie de découpes pour laisser libres de mouvement les leviers, dans une certaine plage d'angles de pivotement. L'invention est maintenant décrite selon une mode de réalisation préférentiel, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue de dessus d'un kart équipé du dispositif selon l'invention, - les figures 2A et 2B représentent le dispositif selon l'invention vue de l'avant avec un arrachement partiel, respectivement dans les positions à l'arrêt ou au ralenti, donc débrayée et en marche, donc embrayée, et - la figure 3 représente une vue de l'intérieur de la cloche support de couronne. Sur la figure 1, on a représenté un kart comprenant, de façon connue, un châssis 10, un train 12 de roues avant, directionnelles, un train 14 de roues arrière, motrices, solidaires d'un arbre 16 unique, un siège 18 pour le pilote, à même le châssis, sans suspension et un moteur 20 équipé de moyens 22 d'entraînement de l'arbre 16. Ces moyens d'entraînement comprennent un pignon 24 moteur, monté sur le vilebrequin (non représenté), une couronne 26 solidaire en rotation de l'arbre 16 et une chaîne 28. Le dispositif d'embrayage selon la présente invention est référencé 30 sur la figure 1 et sa description détaillée est faite en regard de la figure 2A. Ce dispositif comprend un corps central 32, coaxial à l'arbre 16 des roues motrices qui est immobilisé en rotation par tout moyen adapté, en l'occurrence, une clavette, non représentée. Ce corps est positionné avec précision sur l'arbre 16 pour un bon alignement des moyens d'entraînement et il est aussi immobilisé en translation, par exemple au moyen de trois vis 34 pointeau, disposées à 1 200, dans le mode de réalisation représenté. Ainsi le corps central 32 est solidarisé à l'arbre 1 6 des roues motrices, tout en permettant le démontage, comme cela sera expliqué ultérieurement. Ce corps central 32 comprend dans sa partie médiane 36, un anneau 38, porteur de disques 40 de friction, généralement métalliques, solidaires en rotation de cet anneau et régulièrement espacés les uns des autres. Une cloche 42 est montée coaxialement au corps central et à rotation grâce à un roulement 44, de type étanche. Cette cloche porte également dans sa partie 46 parallèle à l'arbre 16 et au corps central 32, des disques 48 réalisés en matériau de friction. Ces disques 48 en matériau de friction sont régulièrement espacés pour venir se loger chacun entre deux disques 40 de friction, I'espace entre les disques alternés étant infime, formant ainsi un noyau d'embrayage multidisques. La cloche 42 est fermée sur sa face ouverte par un plateau 50 de pression qui est monté solidaire en rotation de ladite cloche mais mobile en translation, sur une faible course, parallèlement à l'arbre 16 et donc au corps 32 central. Ce plateau prend appui sur la première des garnitures 48 en matériau de friction de l'ensemble des disques qui constituent le jeu. Le roulement 44 interposé entre la cloche 42 et le corps 32 central est de type étanche. De plus, il est prévu un joint 52 d'étanchéité entre le plateau et le corps central et un joint d'étanchéité 54 entre la périphérie du plateau et la partie 46 de la cloche parallèle à l'arbre 1 6 et au corps central. Ainsi, on a réalisé une chambre 56 délimitée par le corps 32 central, la cloche 42 et le plateau 50 de pression. Cette chambre est prévue pour contenir un certain volume d'huile lorsque les garnitures de matériau de friction ont été prévues pour travailler dans l'huile. Le plateau 50 de pression est manoeuvré par un organe de manoeuvre 58 manuel qui comprend un flasque 60, monté coaxialement sur l'arbre 16 des roues motrices, libre en translation. Entre ce flasque 60 et le plateau 50 de pression, il est interposé un roulement 62 qui laisse libre en rotation le plateau de pression bien que le flasque 60 soit fixe en rotation par rapport au châssis 10. En effet, un levier 64 d'actionnement est articulé sur le châssis 10 autour d'un axe 66. Ce levier est articulé également par l'une 68 de ses extrémités par rapport au flasque 60, ce qui le maintient en rotation et relié par son autre extrémité 70 à un câble 72 de traction, raccordé à travers une gaine 74 à une poignée de manoeuvre 76 représentée sur la seule figure 1, ladite poignée étant accessible uniquement au volant, dans ce mode de réalisation. Un ensemble de ressorts 78 de rappel dans la position débrayée est interposé entre le plateau 50 de pression et la cloche 42, ce qui permet de maintenir le plateau 50 de pression écarté des garnitures quand aucun effort est exercé sur le plateau. Le dispositif comprend en outre des moyens 80 de manoeuvre du plateau 50 de pression dit centrifuges. Ces moyens 80 de manoeuvre sont portés par la cloche 42. lits comprennent plusieurs leviers 82 mobiles, chacun autour d'un axe 84 orienté tangentiellement à ladite cloche et perpendiculairement à l'arbre 16 des roues motrices. Chaque levier comprend, à l'une de ses extrémités, un bec 86 agencé par sa forme en bec de perroquet, pour prendre appui sur le plateau 50 de pression et à l'autre extrémité, un bras 88 support de masselottes 90. Les masselottes 90 sont avantageusement fixées de façon amovible pour en régler le nombre et pour modifier le poids desdites masselottes portées par chaque bras. Chaque levier est susceptible de prendre une position inactive, telle que représentée sur la figure 2A et une position active telle que représentée sur la figure 2B, ainsi que toutes les positions intermédiaires comme cela sera décrit ultérieurement. On note aussi que les leviers sont guidés latéralement par des ailes 92 pour que lors de la rotation, l'axe 84 ne supporte pas la totalité des efforts engendrés par la force centrifuge comme cela sera expliqué plus avant. En sorte de faire le lien entre les différentes figures, on a représenté sur les figures 2A et 2B la chaîne 28 et la couronne 26, ladite couronne étant fixée sur la cloche 42 et venant se loger coaxialement, ce qui permet un démontage de cette couronne sans démonter la cloche ou tout autre élément du dispositif. En se reportant à la figure 3, on constate que la couronne 26 comprend des découpes 94 au droit des leviers en sorte de laisser ces leviers libres de pivoter sur une certaine plage de degrés car les leviers, en cas de pivotement trop important, viennent en butée sur les découpes de la couronne, ce qui sert de sécurité, notamment en cas de rupture accidentelle de l'axe 84 de pivotement d'un levier. Sur cette même figure 3, on peut noter les découpes 96 dans la cloche qui permettent l'empilement des disques tout en assurant l'anti-rotation, ainsi que les trous 98 de réception des ressorts 78 de rappel. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est indiqué ciaprès. Le pilote assure le démarrage du kart de trois façons, soit en poussant lui-même le kart soit en se faisant pousser, soit encore en utilisant un démarreur. Dans le premier cas, le pilote pousse le kart, les quatre roues au sol, ceci grâce au dispositif selon l'invention qui débraye le moteur. En effet, l'arbre 1 6 des roues motrices est entraîné en rotation par les roues qui roulent au sol, ce qui entraîne en rotation la partie correspondante du dispositif selon l'invention, à savoir le corps central 32 et les disques 40 qui en sont solidaires. Le plateau 50 de pression est écarté par les ressorts et les leviers 82 sont en position inactive puisque la cloche 42 ne tourne pas. De même, le levier 64 d'actionnement manuel est immobile puisque le pilote n'exerce aucune action sur la poignée de manoeuvre 76. Les disques 48 en matériau de friction, solidaires de la cloche, qui sont prévus pour assurer l'entraînement en rotation de la cloche 42, par contact avec les disques 40 métalliques du bloc central 38, ne sont pas pressés contre lesdits disques métalliques. Aussi l'arbre 16 des roues motrices tourne librement. Dès que la vitesse de poussée atteinte est suffisante pour que l'ensemble ait l'inertie suffisante, le pilote monte dans le kart, sans précipitation inutile et exerce une action sur la poignée 76 située à proximité immédiate du votant. Cette action provoque le pivotement du levier 64 d'actionnement dont l'extrémité 70 est tirée tandis que l'extrémité 68 opposée vient presser le flasque 60 qui pousse le plateau 50 de pression contre les garnitures 48 en matériau de friction, à l'encontre des efforts de rappel élastiques des ressorts 78, efforts qui sont faibles comparés à celui exercé par le pilote. La cloche 42 est alors liée en rotation au corps central 32 qui tourne. La cloche en tournant provoque un pivotement des leviers 82 car la force centrifuge tend à écarter les masselottes dès que le moteur est démarré. Les becs 86 des leviers viennent en appui sur le plateau 50 de pression exerçant un effort de plaquage suffisant pour assurer la liaison en rotation des garnitures 48 en matériau de friction et des disques 40 métalliques. De ce fait, sous l'action manuelle, la cloche entraînée en rotation entraîne à son tour la couronne 26 et la chaîne 28, ce qui entraîne aussi le pignon de sortie moteur et donc met en marche le moteur. La chaîne cinématique dans son ensemble est entièrement liée. Dès lors, si le moteur tourne suffisamment vite, même lorsque le pilote relâche la poignée 76, la vitesse de rotation de la cloche est suffisante pour que les masselottes assurent par le plateau de pression un effort suffisant pour l'embrayage des disques. En dessous de ce régime, il y a débrayage. Si le kart vient à être immobilisé, lors d'une manoeuvre volontaire ou non, le dispositif assure le débrayage si bien que le moteur reste en route supprimant ainsi les risques de calage. II convient d'exercer une action sur la poignée pour permettre le redémarrage en redonnant la motricité aux roues ou en accélérant suffisamment en fonction des besoins et des conditions. De même, en fonction des besoins, (poids du pilote, poids du kart, type de circuit, type de conduite), les masselottes peuvent être adaptées en sorte de modifier l'importance des efforts générés par les masselottes et de régler la progressivité d'embrayage. Dans certains cas, en sortie de virage, si la vitesse est trop diminuée, il peut être nécessaire d'exercer, de façon très limitée et rapide une légère action sur la poignée pour faire "coller" les disques plus fortement alors que le moteur est sollicité à pleine puissance et qu'il faut faire passer cette puissance aux roues. Ceci permet aussi, dans certains cas, de faire moins peiner le moteur tout en ayant une reprise encore meilleure. Dans le cas où le pilote est poussé par un tiers, le confort est maximal puisque le pilote est dans son siège et actionne la poignée sans précipitation au bon moment, avec une excellente coordination de l'accélération puisque le pied est positionné tout à fait correctement sur les pédales depuis le départ. Le principe de fonctionnement n'est évidemment pas modifié. Dans le cas ou un démarreur est utilisé, le dispositif selon l'invention permet sa mise en oeuvre puisque le kart reste sur place, même lorsque le moteur est démarré. Un tel dispositif est d'une grande fiabilité, comme l'est le genre de véhicule sur lequel il est monté. On remarque comme cela est prévu dans le mode de réalisation préférentiel, que les seules pièces mobiles, extérieures au dispositif, à savoir les leviers, sont maintenues en place quelles que soient les conditions, ce qui évite tout accident par projection de pièces sur la piste. Bien entendu, la couronne qui est munie de logements spécifiques peut aussi être de type simple mais dans ce cas, il faut prévoir éventuellement une pièce intermédiaire de fixation. Le fait de faire travailler les disques dans un bain d'huile assure aussi une grande longévité du dispositif même lorsque celui-ci est fortement sollicité. On remarque aussi que les réglages se font de l'extérieur sans démontage complexe. On note aussi que l'apport d'un tel dispositif soulage les différentes pièces mécaniques de la chaîne cinématique, y compris les pneumatiques. De plus, le dispositif complet peut s'adapter sur les arbres existants des roues motrices sans modification du kart, moyennant de simples adaptations. La mise en place s'effectue par introduction coaxiale sur l'arbre, après avoir retiré la roue côté transmission, dans le cas de l'agencement qui vient d'être décrit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'embrayage centrifuge pour des véhicules légers, par exemple un kart, comportant un châssis (10), un arbre (16) des roues motrices arrière aux extrémités duquel sont fixées des roues, une couronne (26) liée en rotation avec ledit arbre, un moteur (20) avec un pignon (24) de sortie moteur, et une chaîne (28) de liaison du pignon et de la couronne, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (32) central, coaxial et solidaire de l'arbre (16) des roues motrices, en translation comme en rotation, ledit corps central étant porteur de disques (40), une cloche (42) montée coaxiale et libre en rotation par rapport au corps central grâce à au moins un roulement (44), supportant la couronne (26) et munie de disques (48) en matériau de friction prévus pour coopérer par frottement avec les disques (40) du corps central, un plateau (50) de pression solidaire en rotation de ladite cloche et mobile en translation par rapport à la cloche pour venir presser les disques (48) en matériau de friction contre les disques (40) du corps central, des éléments (78) élastiques de rappel pour écarter le plateau (50) de pression de la cloche (42), ainsi que des moyens (58) manuels et des moyens (80) centrifuges d'actionnement du plateau (50) de pression pour plaquer ledit plateau vers ladite cloche. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (58) manuels d'actionnement comprennent un flasque (60) monté libre en rotation et monté solidaire en translation par rapport au plateau (50) de pression grâce à un roulement (62), un levier (64) monté pivotant autour d'un axe (66) solidaire du châssis (10) dans sa partie médiane, dont une extrémité (68) est articulée sur le flasque (60) et dont l'autre extrémité reçoit un câble (72), circulant dans une gaine (74), interposé entre ladite extrémité et une poignée (76) d'actionnement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (80) centrifuges d'actionnement comprennent des leviers (82) articulés chacun dans leur partie médiane, solidaires de la cloche (42), dont une extrémité (86) vient en appui sur le plateau (50) de pression pour exercer un effort de pressage et dont l'autre extrémité (88) porte des masselottes (90), lesdits leviers (82) étant répartis régulièrement sur la périphérie de la cloche et susceptibles de prendre au moins deux positions extrêmes, I'une, inactive, dans laquelle lesdits leviers sont sans effets exercés sur le plateau de pression et l'autre, active, dans laquelle lesdits leviers exercent un effort maximal sur le plateau de pression. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les leviers (82) sont articulés chacun autour d'un axe (84) orienté tangentiellement à la cloche et perpendiculairement à l'arbre (16) des roues motrices et en ce que chaque levier a une forme en bec (86) de perroquet. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce les masselottes (90) sont amovibles ou déplaçables 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chacun des leviers (82) est guidé entre des ailes (92) solidaires de la cloche. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps central (38), la cloche (42), et le plateau (50) de pression définissent une chambre (56) dont l'étanchéité est obtenue par des joints (52,54) adaptés et par des roulements (44) étanches, ladite chambre étant remplie d'une certaine quantité d'huile baignant les disques (40,48) liés au corps central et à la cloche. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cloche (42) porte la couronne (26) d'entraînement de l'arbre (16) des roues motrices et en ce que la couronne (26) est munie de découpes (92) pour laisser libres de mouvement les leviers (82), dans une certaine plage d'angles de pivotement.