Brevet FR2770270A1 — publié le 19990430

Dispositif de commande de butée de débrayage. La présente invention concerne le domaine des dispositifs de commande de butée de débrayage, en particulier pour véhicules automobiles. De tels dispositifs de commande comportent généralement une butée de débrayage et une timonerie de commande apte à déplacer axialement ladite butée le long d'un tube-guide solidaire du carter de boîte de vitesses, en exerçant sur un organe de manoeuvre une poussée axiale qui sera transmise au diaphragme du mécanisme d'embrayage par l'intermédiaire du roulement de butée qui vient en appui axial sur ledit diaphragme. La timonerie de commande comporte une pédale de commande de débrayage, disposée dans l'habitacle du véhicule, et articulée autour d'un axe, un câble de commande reliant la pédale de débrayage et un organe de commande de la butée tel qu'une fourchette de débrayage. La butée de débrayage comporte elle-même - un roulement se composant d'une bague tournane et d'une bague fixe entre lesquelles sont disposées des billes régulièrement réparties dans le sens circonférentiel au moyen d'une cage, la bague tournante étant munie d'une surface d'attaque destinée à venir en contact avec l'extrémité des doigts composant le diaphragme de l'embrayage; - un élément de manoeuvre supportant le roulement et qui, sous l'action de l'organe de commande mécanique, électrique ou hydraulique, vient déplacer axialement le roulement de butée sur un tube-guide contre le diaphragme de l'embrayage; - des moyens d'auto-alignement, disposés entre la bague fixe et l'élément de manoeuvre, lesdits moyens assurant généralement la liaison entre le roulement de butée et l'élément de manoeuvre tout en autorisant un certain déplacement radial du roulement de butée par rapport à l'élément de manoeuvre, ce qui permet au roulement de s'auto-aligner sur le diaphragme d'embrayage lorsque les axes de rotation de ces deux éléments ne sont pas parfaitement alignés au départ; - un organe de commande apte à exercer sur l'organe de manoeuvre une poussée axiale, et se présentant sous la forme d'une fourchette à deux doigts ou à lumière centrale. Dans les butées de débrayage conventionnelles, l'organe de commande réalisé généralement en tôle d'acier emboutie, vient porter directement sur une surface d'appui de la douille de guidage formant l'élément de manoeuvre, ladite surface étant généralement métallique. L'embrayage comporte: - un plateau de réaction solidaire de l'arbre de sortie du moteur, - un disque de friction, - un plateau de pression, - un diaphragme, - un couvercle destiné à coiffer l'ensemble du mécanisme. Le disque de friction comporte sur sa périphérie des garnitures de friction disposées sur ses deux faces, lesdites garnitures étant destinées à être serrées entre le plateau de réaction et le plateau de pression afin d'assurer la transmission du couple entre le moteur et la boîte de vitesses. Le disque de friction comporte un moyeu cannelé pour l'entraînement en rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Le couvercle est solidarisé par sa périphérie au plateau de réaction et entoure les garnitures, le plateau de pression et le diaphragme. Le diaphragme comporte une partie périphérique en forme de rondelle Belleville et une partie centrale fragmentée pour former des doigts radiaux dont les extrémités sont destinées à coopérer avec la bague tournante de la butée de débrayage et ménagent une ouverture centrale pour le passage du tube-guide. Le diaphragme se présente à l'état libre sous une forme tronconique. Il prend appui par sa périphérie sur le plateau de pression et agit axialement sur ce dernier de façon à serrer les garnitures de friction entre le plateau de pression et le plateau de réaction. Des colonnettes fixées sur le couvercle de l'embrayage forment des points d'articulation pour le diaphragme, de telle sorte que lorsque la butée sollicite axialement les extrémités des doigts du diaphragme en direction de l'embrayage (manoeuvre de débrayage), le diaphragme est déformé par effet de levier et sa périphérie se décolle du plateau de pression, permettant alors au disque de friction de pouvoir coulisser sur l'arbre d'entrée en interrompant le contact avec le plateau de réaction solidaire de l'arbre moteur. L'usure des garnitures du disque de friction a plusieurs conséquences - l'épaisseur du disque de friction diminue, - les extrémités des doigts du diaphragme basculent et se déplacent axialement en direction de la butée, - la butée recule en direction des doigts de fourchette, - la fourchette pivote et, par l'intermédiaire du câble de conmande, provoque le soulèvement de la pédale de commande. Par le jeu des bras de leviers des différents organes situés dans la chaîne cinématique de commande de débrayage, on comprend qu'une usure relativement faible au niveau des garnitures peut se traduire par des déplacements importants au niveau de la pédale, ce qui peut nuire au confort de conduite. I1 existe des systèmes permettant de compenser automatiquement ou par un réglage volontaire ces déplacements indésirables au niveau de la pédale. Cependant, ces systèmes sont relativement coûteux. L'invention se propose de résoudre ce problème par un moyen simple, capable de maintenir dans des limites acceptables, voire d'éliminer, les déplacements dans le temps au niveau de la pédale d'embrayage consécutifs à une usure des garnitures de l'embrayage. Le dispositif de commande de butée d'embrayage, selon l'invention, est du type comprenant un tube-guide, une butée de débrayage pourvue d'un élément de manoeuvre et d'un roulement et montée coulissante sur une partie tubulaire du tube-guide, et un organe de commande capable d'agir sur la butée de débrayage. Le dispositif de commande comprend un élément d'usure disposé entre la butée de débrayage et l'organe de commande, dans leur zone de contact mutuel. L' élément d'usure est prévu pour s'user progressivement de façon que la diminution d'épaisseur dudit élément d'usure dans la sens axial compense, au moins partiellement, le déplacement axial de la butée dû à l'usure de garnitures d'un disque de friction de l'embrayage. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'usure est monocomposant. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément d'usure comprend une matrice chargée d'un composant additionnel, la proportion de composant additionnel déterminant la vitesse d'usure de l'élément. L'élément d'usure peut comprendre une matrice élastique organique de type élastomère et des particules dures de forme quasi-sphérique, de type céramique non oxydes. Le diamètre des particules peut être majoritairement compris entre 0,1 et 10 microns. Un tel revêtement élastique possède à la fois des propriétés d'amortissement vibratoire et des caractéristiques anti-usure. Les particules submicroniques peuvent être des poudres de carbure, nitrure ou carbonitrure de métaux réfractaires choisis panni le titane, le zirconium, le hafnium, le tantale, le niobium, le tungstène, le molybdène, le bore et le silicium ou un mélange de ces composés de métaux. Pour obtenir une distribution convenablement répartie des particules submicroniques dans la matrice élastique, on peut plonger lesdites particules submicroniques avant leur introduction dans la matrice dans un dispersant organique macromoléculaire destiné à réduire la tension interfaciale entre la matrice organique et les particules submicroniques qui sont alors insérées dans la matrice et englobées à des distances importantes, à l'échelle moléculaire, les unes des autres. La nature organique de la matrice et du dispersant assure l'accord du système de polarité de ces deux composants, et leur permet la formation de liaisons non covalentes. On dispose ainsi d'une filtration permanente des vibrations, à l'état débrayé ou à l'état embrayé. La matrice a un effet amortisseur qui filtre les vibrations et les particules submicroniques de dureté élevée et de forme quasi-sphérique évitent que le revêtement ne se dégrade trop rapidement par frottement. L'application d'un tel revêtement est simple à effectuer par des procédés classiques d'adhérisation d'un élastomère sur un support solide. Elle peut se faire, par exemple, par projection ou dépôt du revêtement composite sur le support préalablement préparé et recouvert éventuellement d'un revêtement primaire, époxy par exemple. Avantageusement, l'élément d'usure est élastique et constitue un moyen d'amortissement des vibrations. L'élément d'usure peut être fixé sur l'élément de manoeuvre par adhésion ou par des moyens mécaniques. L'élément d'usure peut être fixé sur l'organe de commande par adhésion ou par des moyens mécaniques. L'élément d'usure peut être disposé sur une plaque d'appui métallique de l'élément de manoeuvre, sur une zone en matériau synthétique de l'élément de manoeuvre, sur des agrafes rapportées sur l'élément de manoeuvre, ou encore sur une face d'une bague non tournante du roulement de butée, ladite face formant une surface d'appui pour l'organe de commande. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de commande de butée de débrayage conforme à l'invention; la figure 2 est une vue arrière du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue de face en élévation d'une fourchette à deux doigts conforme à l'invention; la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue de face en élévation d'une fourchette à lumière centrale conforme à l'invention; les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe d'un dispositif de débrayage conforme à l'invention; et les figures 8 et 9 sont des vues schématiques en coupe d'un dispositif de débrayage selon l'art antérieur. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, la butée de débrayage conforme à l'invention comprend un palier à roulement référencé 1 dans son ensemble, muni d'une bague intérieure de roulement 2 à paroi mince réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube, présentant une partie tubulaire 3 et un chemin de roulement torique 4 pour une rangée d'éléments roulants 5, par exemple des billes. La partie tubulaire 3 se prolonge extérieurement par une portion radiale 6. Le roulement à billes 1 se complète par une bague extérieure 7 également à paroi mince réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube. La bague extérieure 7 comporte une portion torique 8 qui peut venir en contact ou être maintenue en contact avec la surface d'un diaphragme non repré,senté sur la figure lors d'un déplacement longitudinal de l'ensemble de la butée par rapport au tube-guide non représenté. Les éléments roulants 5 sont maintenus par une cage 9, le roulement 1 étant protégé par un flasque 10 fixé sur une extension cylindrique il dirigée vers la portion radiale 6 de la bague intérieure 2. Un manchon en matière élastique 12, par exemple en élastomère ou en caoutchouc naturel, est disposé à l'intérieur de la partie tubulaire 3 de la bague intérieure 2. Le manchon élastique 12 comprend une pluralité de nervures 13 parallèles à l'axe de la butée dirigé vers l'intérieur. Les nervures 13 sont légèrement inclinées par rapport à la direction radiale et présentent de préférence un profil allant en s'amincissant depuis le manchon 12 vers leurs bords libres. Le manchon 12 peut être fixé par collage, surmoulage ou encliquetage à l'intérieur de la bague 2. Une prolongation axiale 14 du manchon 12 s'étend en direction de la portion torique 8 de la bague extérieure 7 et présente une lèvre annulaire 15 qui protège le roulement 1 en réduisant les possibilités d'entrée de matières étrangères dans la zone des éléments roulants 5. Le bord libre des nervures 13 entre en contact avec une portion de la surface externe cylindrique d'un élément de manoeuvre rigide 16 et réalisée par exemple en matière plastique et dont l'alésage est en contact de glissement avec la surface externe du tube-guide assurant le guidage du déplacement longitudinal de la butée lors de chaque opération de débrayage. Un rebord 18 permet le maintien du roulement 1 muni du manchon élastique 12 autour de l'élément de manoeuvre 16 après encliquetage des nervures 13 par déplacement du roulement 1 muni de son manchon 12 de la gauche vers la droite sur la figure 1 lors du montage. L'élément de manoeuvre 16 comprend une collerette radiale 17. La portion radiale 6 de la bague intérieure 2 se trouve en contact de frottement avec la face 19 de la collerette radiale 17 de l'élément de manoeuvre 16. De cette manière, le roulement 1 peut s'autocentrer si nécessaire par rapport au diaphragme en se déplaçant radialement par rapport à l'élément de manoeuvre 16 grâce à la déformation des nervures 13 du manchon élastique 12. Ce déplacement se fait strictement dans un plan radial grâce au contact de frottement entre la portion radiale 6 et la face 19 de la collerette 17. Une plaque d'appui 20 présentant des caractéristiques anti-usure appropriées, et réalisée de préférence en métal, entoure la collerette radiale 17 de l'élément de manoeuvre 16. La plaque d'appui 20 comporte en outre deux prolongations radiales 21 diamétralement opposées. La face 20a de la plaque d'appui 20 opposée au roulement 1, est partiellement recouverte d'un élément 22 possédant à la fois des caractéristiques d'amortissement vibratoire et des caractéristiques antiusure. La fourchette 23 est prévue pour entrer en contact avec l'élément 22 uniquement, sans entrer en contact avec la plaque d'appui 20 de l'élément de manoeuvre 16. Un organe élastique 24 de retenue axiale de la fourchette 23 est monté par exemple par surmoulage sur l'extrémité libre des prolongations axiales 21 de la plaque d'appui 20. L'organe de retenue 24 s'étend à partir de la plaque d'appui 20 en direction de la fourchette 23 et comprend des crochets 25 prévus pour assurer la solidarisation axiale relative de la fourchette 23 avec l'élément de manoeuvre 16, en particulier lors des opérations de montage sur véhicule. Les caractéristiques antiusure de l'élément 22 sont ajustées pour une usure régulière fonction, dans le sens axial, de l'usure d'autres pièces ainsi qu'il sera expliqué plus loin. L'élément 22 pourrait, en variante, être disposé sur une plaque d'appui métallique mince rapportée sur un élément de manoeuvre en matière plastique. L'élément d'usure 22 peut aussi être directement appliqué sur la collerette radiale de l'élément de manoeuvre en l'absence de plaque d'appui ou sur une portion radiale d'une agrafe, ou encore sur la portion radiale de la bague intérieure 2 qui peut s'étendre largement vers l'extérieur avec deux prolongations radiales diamétralement opposées et supportant chacune une portion axiale dirigée à l'opposé du roulement 1. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, la fourchette de débrayage 26 est réalisée en tôle métallique et comprend une partie plane 27 entourée d'un rebord 28. La fourchette 26 est pourvue de deux doigts 29 et 30 séparés par un creux 31 dans lequel fait saillie, après montage, une douille de guidage non représentée. L'élément d'usure 22 est disposé sur les doigts 29 et 30 aux emplacements prévus pour le contact avec un élément d'une butée de débrayage, par exemple une plaque d'appui de l'élément de manoeuvre, une zone en matériau synthétique de l'élément de manoeuvre, ou une bague intérieure de roulement de butée. Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 est similaire au précédent, à ceci près que la fourchette 26 est du type à lumière centrale 32, la lumière centrale 32 étant destinée à recevoir un tube-guide et une douille de guidage non représentés. La fourchette 26 comprend deux branches 33 et 34 entourant la lumière 32 et sur une face desquelles sont disposées deux portions de l'élément d'usure 22 destinées à entrer en contact avec des surfaces de réception diamétralement opposées prévues à cet effet sur une butée de débrayage. Comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, le dispositif de commande d'embrayage comprend un palier à roulement 1 monté sur un élément de manoeuvre 16, l'élément de manoeuvre 16 étant apte à coulisser axialement sur un tube-guide dont seule la portion tubulaire 35 est représentée. Un élément d'usure 22 est disposé sur la face radiale 20a de la plaque d'appui 20. La fourchette 23 de l'embrayage est pourvue de doigts d'extrémités 36 en contact avec l'élément d'usure 22 et est articulée autour d'un axe 37. L'extrémité de la fourchette 23 opposée aux doigts 36 est reliée à une extrémité d'un câble de commande 38 dont l'autre extrémité est solidaire d'une pédale d'embrayage 39 pivotante autour d'un axe 40. La bague extérieure tournante 1 1 du palier à roulement 1 est en contact d'appui axial sur le bord interne du diaphragme 41. Le bord externe du diaphragme 41 est en contact avec un plateau de pression 42. Le diaphragme 41 est de forme légèrement tronconique avec une partie périphérique en forme de rondelle Belleville et une partie centrale fragmentée pour former des doigts radiaux coopérant avec la bague tournante 11. Le dispositif d'embrayage comprend un plateau de réaction 43 sur le bord externe duquel est fixé un couvercle 44 s'étendant axialement en direction du palier à roulement 1 et radialement vers l'intérieur. Des colonnettes 45 sont fixées sur le bord interne du couvercle 44 et forment des points d'articulation du diaphragme 41. Le plateau de pression 42 et le plateau de réaction 43 possèdent des surfaces radiales parallèles en regard l'une de l'autre entre lesquelles est disposé un disque de friction 46. Le disque de friction 46 comporte sur sa périphérie des garnitures de friction 47 et 48 disposées, l'une en regard du plateau de pression 42, et l'autre en regard du plateau de réaction 43. Les garnitures 47 et 48 sont aptes à être serrées entre lesdits plateaux de pression 42 et de réaction 43 afin d'être entraînées en rotation, le plateau de réaction 43 étant solidaire d'un arbre moteur non représenté. Le disque de friction 46 se prolonge radialement vers l'intérieur et est solidaire d'un moyeu 49 dont l'alésage est pourvu de cannelures 50 coopérant avec des cannelures correspondantes d'un arbre 51 représenté en traits mixtes et formant l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, non représentée. L'arbre 51 est disposé à l'intérieur du tube-guide 35 fixe. Ainsi, lorsque la butée d'embrayage agit axialement sur le bord interne du diaphragme 41 en direction du moyeu cannelé 49, ledit diaphragme 41 se déforme par effet de levier et sa périphérie se décolle du plateau de pression 42. Le disque de friction 46 peut alors glisser par rapport au plateau de réaction 43. Sur la figure 7, on voit un dispositif d'embrayage semblable à celui de la figure 6, mais dans lequel les garnitures 47 et 48 ont subi une légère usure. En raison de l'effet de levier du diaphragme 41 et de la différence de longueur entre les bras de levier constitués, d'une part par la distance entre le point de contact du diaphragme 41 et du plateau de pression 42 et les colonnettes 45 et, d'autre part, par la distance entre le point de contact de la bague extérieure 1 1 et du diaphragme 41 et les colonnettes 45, cette usure se traduit par un déplacement axial important de la butée d'embrayage en direction de la fourchette 23. Mais, pendant la même période, l'élément d'usure 22 a vu son épaisseur diminuer en raison de l'usure qui résulte du frottement des doigts 36 de fourchette 23. La dureté et les caractéristiques anti-usure de l'élément d'usure 22 sont ajustées de façon que la diminution de son épaisseur due à l'usure compense au moins partiellement et si possible en totalité le déplacement de la butée d'embrayage vers la fourchette 23, afin d'éviter que le déplacement de la butée d'embrayage ne se traduise par un déplacement de la pédale d'embrayage 39 qui s'avère peu confortable pour le conducteur du véhicule. Au contraire, sur les figures 8 et 9, on a représenté un dispositif d'embrayage selon l'art antérieur. Les références des éléments semblables à ceux des figures précédentes ont été augmentées du nombre 100. Les doigts 136 de la fourchette 123 viennent en contact avec la face 1 20a de la plaque 120. L'usure de ces différents éléments est très faible et ne se traduit pas par une perte d'épaisseur importante. Il en résulte que lorsque les garnitures 147 et 148 ont vue leur épaisseur diminuer en raison de l'usure (figure 9), la butée de débrayage se déplace en direction de la fourchette 123, ce qui provoque un basculement de la fourchette 123 autour de son axe 137 et un basculement correspondant de la pédale d'embrayage 139 autour de son axe 140. Le conducteur du véhicule sent alors que la pédale d'embrage 139 remonte progressivement. Sur la figure 9, on a représenté en pointillés la position d'origine de la pédale 139 afin de mieux voir son déplacement. Grâce à l'invention, on dispose d'un moyen de compensation de l'usure des garnitures d'embrayage capable de diminuer fortement le déplacement progressif de la pédale d'embrayage en position de repos dû à l'usure des garnitures. Le fait que l'élément d'usure soit réalisé en matériau élastique améliore, en plus, la filtration des vibrations et évite la remontée de vibrations en provenance du moteur et de la boîte de vitesses, par l'intermédiaire de la butée d'embrayage, vers la fourchette et la pédale de commande avec laquelle le pied du conducteur va venir en contact. On améliore ainsi le confort de conduite du véhicule. Bien entendu, ces modes de réalisation ne sont nullement limitatifs. C'est ainsi que sur les figures 1, 2, 6 et 7, l'élément d'usure est disposé directement sur la face arrière de la plaque d'appui de l'élément de manoeuvre. I1 va de soi que l'élément d'usure pourrait être disposé sur un ou des éléments rapportés sur l'élément de manoeuvre comme des agrafes par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de butée de débrayage du type comprenant un tube-guide, une butée de débrayage pourvue d'un élément de manoeuvre (12) et d'un roulement (1) et montée coulissante sur une partie tubulaire du tube-guide, et un organe de commande (23) capable d'agir sur la butée de débrayage, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément d'usure (22) disposé entre la butée de débrayage et l'organe de commande, dans leur zone de contact mutuel, ledit élément d'usure étant prévu pour s'user progressivement de façon que la diminution d'épaigseur dudit élément d'usure dans le sens axial compense, au moins partiellement, le déplacement axial de la butée dû à l'usure de garnitures d'un disque de friction de l'embrayage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est monocomposant. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément d'usure comprend une matrice chargée d'un composant additionnel, la proportion de composant additionnel déterminant la vitesse d'usure de l'élément. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément d'usure comprend une matrice élastique organique de type élatomère et des particules dures de forme quasi-sphérique, de type céramique non oxydes, le diamètre des particules étant majoritairement compris entre 0,1 et 10 microns. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est élastique et constitue un moyen d'amortissement des vibrations. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est fixé sur l'élément de manoeuvre par adhésion. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est fixé sur l'élément de manoeuvre par des moyens mécaniques. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est fixé sur l'organe de commande par un moyen adhésif. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est fixé sur l'organe de commande par des moyens mécaniques. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est disposé sur une plaque d'appui métallique (20) de l'élément de manoeuvre. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est disposé sur une zone en matériau synthétique de l'élément de manoeuvre. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est disposé sur des agrafes rapportées sur l'élément de manoeuvre. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément d'usure est disposé sur une face d'une bague non tournante du roulement de butée, ladite face formant une surface d'appui pour l'organe de commande.