Brevet FR2808058A1 — publié le 20011026

DISQUE D'EMBRAYAGE L'invention concerne un disque d'embrayage en particulier pour emploi en liaison avec un embrayage à friction pour véhicules à moteur, dans lequel le disque d'embrayage possède au moins une pièce d'entrée et une pièce de sortie qui sont liées l'une à l'autre, au point de vue entraînement, pour transmettre un couple. La pièce d'entrée et la pièce de sortie ou les zones d'entrée et les zones de sortie du disque d'embrayage peuvent y être d'une seule pièce ou être formées par des composants distincts. L'invention concerne en particulier des disques d'embrayage sans amortisseur de torsion, ce qui signifie sans moyens qui agissent, par frottement et/ou par élasticité, selon la direction périphérique et par lesquels passe au moins une partie du couple à transmettre entre le moteur d'entraînement et la boîte de vitesses montée en aval. Des disques d'embrayage de ce type s'emploient dans de nombreux cas avec des volants dits en plusieurs parties, qui présentent au moins un amortisseur de vibrations de torsion qui doit en particulier réduire au moins à un niveau acceptable les vibrations de torsion engendrées par le moteur à combustion interne et accroître ainsi le confort de marche du véhicule à moteur. On a constaté toutefois que, lors de l'emploi de disques d'embrayage au moins sensiblement rigides en torsion, pour des états de fonctionnement déterminés du véhicule à moteur, en particulier pendant la manoeuvre de l'embrayage à friction, il se produit un phénomène dit grippage qui génère des vibrations sur la ligne de transmission. Ce grippage est également désigné sous le terme de vibrations de friction Un tel grippage entre des surfaces de friction des garnitures de friction du disque d'embrayage et les contre-surfaces de friction, qui collaborent avec celles-ci, de la plaque de pression de l'embrayage et du volant apparaît en particulier lors des processus de démarrage du véhicule à moteur, ce pour quoi des phénomènes de grippage de ce type sont particulièrement gênants. La présente invention a pour but de créer un dispositif qui supprime, ou tout au moins réduise à un niveau acceptable, le problème précité. Le dispositif conforme à l'invention doit pouvoir y être réalisé de façon particulièrement simple et peu coûteuse et doit pouvoir être monté ou rapporté sur un disque d'embrayage. Selon l'invention, on atteint les buts définis pour base, entre autres moyens, par le fait que le disque d'embrayage comporte un amortisseur dynamique qui possède une masse qui peut être entraînée en rotation par rapport à l'axe de rotation du disque d'embrayage et qui est couplée à un composant de ce disque d'embrayage au moyen d'un amortisseur de vibrations de torsion présentant un accumulateur d'énergie et d'un accouplement glissant monté en série avec celui-ci. Considéré dans le flux de force dirigé vers la masse d'inertie, il est intéressant que l'accouplement glissant soit monté en amont de l'amortisseur de vibrations de torsion. Toutefois, pour de nombreux cas d'application il peut également être intéressant que cet accouplement glissant soit monté en aval de l'amortisseur de vibrations de torsion. Il peut être avantageux que l'amortisseur de vibrations de torsion possède au moins un dispositif à hystérésis ou à friction qui soit monté parallèlement aux accumulateurs d'énergie qui sont de préférence constitués de ressorts hélicoïdaux. La pièce d'entrée et la pièce de sortie du disque d'embrayage conforme à l'invention peuvent au moins approximativement être reliés l'un à l'autre sans liberté de rotation relative. Toutefois, pour de nombreux cas d'application, il peut également être intéressant que la pièce d'entrée portant les garnitures de friction du disque d'embrayage présente une certaine possibilité de décalage au moins radial par rapport à la pièce de sortie. Pour permettre une telle possibilité de décalage radial limitée, il peut être avantageux qu'entre la pièce d'entrée et la pièce de sortie du disque d'embrayage il y ait au moins une faible possibilité de rotation. On a par exemple connu des disques d'embrayage de ce type par les documents DE-OS 1990 1043, DE-OS 4424 186 et DE-OS 4322 578. Il peut être avantageux que la pièce de sortie ou la zone de sortie du disque d'embrayage soit concue sous forme de moyeu, étant précisé qu'il peut être intéressant que l'amortisseur dynamique soit porté par cette pièce de sortie en forme de moyeu. La pièce d'entrée peut être conçue sous forme d'une zone en forme de disque ou de type flasque qui est reliée, pratiquement sans liberté de rotation relative, avec la zone de sortie ou la pièce de sortie en forme de moyeu. Dans le cas d'une réalisation de ce type, il peut être avantageux que l'amortisseur dynamique soit disposé sur le côté de la pièce d'entrée prévue du type flasque. Une construction particulièrement avantageuse peut résulter de l'emploi d'une pièce intermédiaire qui est couplée, au point de vue entraînement, d'une part avec la masse de l'amortisseur dynamique par l'intermédiaire d'au moins les accumulateurs d'énergie de l'amortisseur de vibrations de torsion et d'autre part avec la pièce d'entrée et/ou la pièce de sortie du disque d'embrayage au moins par la liaison par friction créee par l'accouplement glissant. Il peut être avantageux d'employer l'amortisseur dynamique présentant un limiteur de couple ou un accouplement glissant même dans le cas des disques d'embrayage à amortisseurs de vibrations de torsion étudiés pour transmettre un couple, des disques d'embrayage de ce type pouvant également présenter un amortisseur dit amortisseur de marche à vide qui intervient en parallèle ou en série avec un amortisseur principal ou un amortisseur de charge. Dans le cas de disque d'embrayage de ce type également, l'amortisseur dynamique réalisé conformément à l'invention peut être porté par la pièce d'entrée qui porte les garnitures de friction ou la pièce de sortie ou le flasque intermédiaire de l'amortisseur de charge. On a par exemple connu des disques d'embrayage de ce type par les documents DE-OS 1992 0397 et DE-OS 4304 778. On explique l'invention en détail à l'aide des figures 1 à 4 La figure 1 représente une coupe d'un dispositif comportant un disque d'embrayage qui est réalisé conformément à l'invention, et qui est prévu entre la plaque de pression d'un embrayage à friction et le volant qui le porte, le volant étant conçu sous forme de volant dit à deux masses, La figure 2 représente le disque d'embrayage conforme à l'invention vu selon la flèche II de la figure 1, cette figure présentant une découpe pour montrer des détails d'un amortisseur dynamique prévu sur le disque d'embrayage, La figure 3 représente le détail du disque d'embrayage comme on peut le voir par la découpe de la figure 2 mais entièrement et à échelle agrandie, La figure 4 représente à échelle agrandie la zone radialement intérieure du disque d'embrayage de la figure 1. Le dispositif 1 représenté sur la figure 1 comporte un volant 2, un embrayage à friction 3 porté par ce volant et un disque d'embrayage 4. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, le volant 2 est réalisé sous forme d'un volant dit à deux masses, la masse 5 désignée comme masse primaire pouvant être reliée à l'arbre de sortie d'un moteur et la masse secondaire 6 pouvant être reliée à un arbre d'entrée de boîte de vitesses, et en être séparée, au moyen de l'embrayage à friction 3 et du disque d'embrayage 4. La masse primaire 5 et la masse secondaire 6 sont reliées l'une à l'autre au point de vue entraînement, de façon connue en soi, par l'intermédiaire d'un amortisseur à élasticité en rotation 7. L'embrayage à friction 3 étant fermé, les garnitures de friction 8 du disque d'embrayage 4 sont enserrées entre la plaque de pression 9 de l'embrayage à friction 3 et la masse secondaire 6. Dans ce but la plaque de pression 3 et la masse secondaire 6 possèdent une surface de friction de forme correspondante qui collabore avec la garniture de friction 8 respectivement associée. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 4, le disque d'embrayage 4 possède, vu sur le chemin de transmission du couple allant du volant 2 à la boîte de vitesses, une pièce d'entrée ou zone d'entrée 10 qui est conçue du type flasque ou disque, ainsi qu'une pièce de sortie ou zone de sortie 1 1 qui présente ici la forme d'un moyeu. Le moyeu 11 possède une denture intérieure au moyen de laquelle il peut être relié, au point de vue entraînement, avec l'arbre d'entrée 12 de la boîte de vitesses. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, la pièce d'entrée ou la zone d'entrée 10 est prévue d'une seule pièce avec la pièce de sortie ou la zone de sortie 11. Il est toutefois également possible d'avoir des réalisations au moins en deux pièces, comme elles ont été inspirées par les documents US-PS 2 176 696, US-PS 3 249 995, US-PS 4 416 564 et US-PS 4 792 030. La zone 10 en forme de disque porte des segments dits segments élastiques 13 radialement extérieurs sur lesquels sont fixées les garnitures de friction 8. Les segments 13, élastiques selon la direction axiale, permettent de faire croître et décroître peu à peu le couple qui peut être transmis par le dispositif 1 pendant la manoeuvre de l'embrayage à friction 3. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, le disque d'embrayage 4 ne présente pas d'élasticité en rotation, et ne possède donc pas d'amortisseur de vibrations de torsion par lequel passe au moins une partie de couple à transmettre par le dispositif 1. Lors de la manoeuvre de l'embrayage à friction d'un véhicule à moteur, peuvent apparaître dans de nombreux cas des vibrations de torsion qui sont à attribuer à des phénomènes de grippage entre les garnitures de friction 8 et les composants 6 et 9 qui sont en prise par friction avec ces garnitures. On parle également ici d'embrayage à grippage. Des phénomènes de grippage de ce type sont à attribuer entre autres à l'irrégularité de rotation du moteur d'entraînement, à des oscillations de la force de pressage dans la zone des surfaces de friction collaborantes, par exemple par suite de surfaces non parallèles des garnitures de friction 8 ainsi que de la plaque de pressage 9 et de la masse secondaire 6. Des variations du coefficient de frottement, par exemple par suite de variations de température et/ou de variations de la régularité de la vitesse entre les surfaces de friction, peuvent également produire des vibrations de grippage sur la ligne de transmission d'un véhicule à moteur. Les variations périodiques de la vitesse de rotation provoquées par le grippage de l'embrayage à friction provoquent une accélération alternée du véhicule qui peut se faire remarquer comme désagréable sous forme d'un mouvement dit saccadé auquel peuvent également s'ajouter des bruits du véhicule. Pour réduire à un niveau au moins acceptable les inconvénients précités, le disque d'embrayage 4 conçu conformément à l'invention, possède comme on le voit sur les figures 1 à 4, un amortisseur dynamique ou un amortisseur de vibrations de torsion 14. L'amortisseur de vibrations de torsion 14 comporte une masse d'inertie 15 qui est reliée au disque d'embrayage 4 avec élasticité en rotation par l'intermédiaire d'accumulateurs d'énergie 16 (ici sous forme de ressorts hélicoïdaux). Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, comme on le voit sur la figure 3, sont prévus trois accumulateurs d'énergie 16 qui sont régulièrement disposés autour de l'axe de rotation 17 du disque d'embrayage 4. Les accumulateurs d'énergie 16 ou les ressorts hélicoïdaux 16 sont partie constitutive d'un amortisseur de vibrations de torsion 18. L'amortisseur de vibrations de torsion 18 est monté en série avec un limiteur de couple conçu ici sous forme d'un accouplement glissant 19. Vu selon le flux de force allant du disque d'embrayage 4 à la masse d'inertie 15, l'accouplement glissant 19 est monté en amont de l'amortisseur de vibrations de torsion 18. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, l'accouplement glissant 19 comporte un composant annulaire 20 qui s'étend autour d'une zone axiale 21 du moyeu 11. La zone axiale 21 sert simultanément ici au centrage du composant annulaire 20. Il est avantageux que le composant annulaire 20 puisse, vu selon la direction axiale 17, posséder une largeur au moins un peu supérieure à celle des zones 22 de la masse d'inertie 15 qui entoure ce composant 20. Comme on le voit en particulier sur les figures 3 et 4, la masse d'inertie 15 entoure le composant annulaire 20 et elle est ici en même temps directement centrée sur ce composant annulaire 20. Comme on le voit sur la figure 3, la masse d'inertie 15 possède sur sa périphérie radialement intérieure des logements 23 qui font radialement face à des logements 24 prévus sur la périphérie extérieure du composant annulaire 20. Dans les logements 23 et 24 sont logés les accumulateurs d'énergie 16 qui s'opposent à une rotation relative entre les deux composants 15 et 20. Le composant annulaire 20 possède des butées radialement extérieures 25 qui sont formées ici par des doigts qui collaborent avec des contrebutées 26 qui sont formées ici par les bords latéraux d'espaces libres 26 prévus sur la périphérie intérieure de la masse d'inertie 15, pour limiter l'angle de rotation relative entre les composant 15 et 20. Selon une autre forme de réalisation, cette limitation de l'angle de rotation relative entre les deux composants et 20 peut également s'opérer par le fait que des ressorts hélicoïdaux 16 viennent à spires jointives, de sorte que les doigts 25 et les espaces libres 26 ne sont plus nécessaires. L'accouplement glissant 19 possède en outre deux zones annulaires 27, 28 qui sont ici formées par des composants en forme de disque 27, 28. Les flancs latéraux, dans le sens axial, du composant annulaire 20 sont enserrés axialement entre les zones annulaires 27, 28, la grandeur de ce serrage axial déterminant le moment de glissement de l'accouplement glissant 19. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, le composant en forme de disque 27 est relié, sans liberté de rotation relative, au moyeu 11. Le composant en forme de disque 28 entoure la zone axiale 21 du moyeu 1il mais peut toutefois se décaler axialement par rapport à cette zone axiale 21, ce qui peut garantir le serrage axial du composant annulaire 20 entre les deux composants en forme de disque 27, 28. Sur la face du composant en forme de disque 28 orientée en sens opposé au composant annulaire 20 est prévu un accumulateur d'énergie 29 formé ici par un composant du type rondelle Belleville 29. L'accumulateur d'énergie 29 est bridé axialement entre le composant en forme de disque 28 et les zones radialement intérieures du composant en forme de disque 10 et détermine ainsi le moment qui peut être transmis par l'accouplement glissant 19. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, le composant du type rondelle Belleville 29 est relié en rotation avec la zone du type flasque 10 par une liaison par complémentarité de forme 30. Il peut également être avantageux que la zone annulaire ou le composant du type disque 28 présente une liaison sans liberté de rotation relative au moins par rapport au moyeu 4. Il peut être particulièrement avantageux que l'amortisseur de vibrations de torsion 18 présente un amortissement par friction qui soit monté parallèlement aux accumulateurs d'énergie 16. Un tel amortissement par friction peut par exemple se faire par frottement de la masse d'inertie 15 contre au moins l'une des zones en forme de disque 27, 28 ou par bridage axial avec au moins l'une de ces zones 27, 28. Dans ce but les zones radialement extérieures des composants en forme de disque 28, 29 peuvent par exemple être formées de façon à enserrer axialement avec une certaine force les zones radialement intérieures de la masse d'inertie 15. Mais on peut également prévoir entre au moins l'une des zones annulaires ou l'un des composants en forme de disque 27, 28 et la masse d'inertie 15 un accumulateur d'énergie intervenant dans le sens axial (par exemple un composant du type rondelle Belleville ou une rondelle ondulée). En outre entre au moins l'une des zones annulaires 27, 28 de la masse d'inertie 15 peut être placée une garniture de friction ou de glissement et ceci pour donner une prise par friction définie. Du fait des montages en série de l'accouplement glissant 19 et de l'amortisseur de vibrations de torsion 18 on peut éviter qu'en présence de fortes variations de la vitesse de rotation et de fortes accélérations de l'angle de rotation qui en résultent apparaisse une sursollicitation des composants participant à la transmission du couple entre le moyeu 11 ou la zone en forme de disque 10 et la masse d'inertie 15. Dans la mesure o des moments importants apparaissent par suite de forces d'accélération élevées entre le moyeu 11 et la force d'inertie 15, l'accouplement de limitation du couple 18 glisse. De ce fait on peut en particulier éviter des chocs trop durs dans la zone des tronçons de composant garantissant la limitation de la rotation entre les composants 15 et 20. Il est avantageux que l'amortisseur dynamique 14 soit accordé sur la première fréquence propre de la ligne de transmission, côté boîte de vitesses, embrayage à friction ouvert. Dans de nombreux cas cette première fréquence propre est de l'ordre de grandeur d'environ 8 à 14 Hz. Pour des véhicules de tourisme de la classe moyenne, cette fréquence propre est dans de nombreux cas de l'ordre de grandeur de 10 à 11 Hz. Pour l'employer dans le cas des véhicules de tourisme, il peut être avantageux que l'amortisseur dynamique 14 présente un amortisseur de vibrations de torsion 18 dont les accumulateurs d'énergie 16 produisent une résistance à la rotation de l'ordre de grandeur de 0,05 à 0,04 Nm/ , de préférence de l'ordre de grandeur 0,05 à 0,25 Nm/ . Pour de nombreux cas d'application une résistance à la rotation située au voisinage de 0,2 Nm/ est avantageuse. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, l'amortisseur de vibrations de torsion 18 est prévu à un seul étage. Toutefois, comme cela est par exemple connu par des disques d'embrayage avec un pré-amortisseur, il pourrait également être prévu à plusieurs étages comme ce pré-amortisseur. En outre il peut être intéressant d'associer à l'amortisseur de vibrations de torsion 18 un disque à friction sous charge ou un dispositif de friction présentant un jeu en rotation. On peut ainsi mettre en circuit une hystérésis de frottement parallèlement à l'action des accumulateurs d'énergie 16. Dans le cas de l'emploi d'un dispositif de frottement avec jeu en rotation, le frottement est inactivé du fait du jeu en rotation lors d'un changement de sens de la rotation relative entre la masse d'inertie 15 et le moyeu 11. Il est avantageux que le frottement de base agissant parallèlement aux accumulateurs d'énergie 16 puisse être de l'ordre de grandeur de 0,05 à 0, 3 Nm, de préférence de l'ordre de grandeur de 0,05 à 0,2 Nm. Pour la plupart des cas d'application, en particulier lors de l'emploi de disques d'embrayage conformes à l'invention en liaison avec des véhicules de tourisme, il est avantageux que l'accouplement de limitation du couple ou accouplement de glissement 19 possède un moment de glissement de l'ordre de grandeur de 1 à 8 Nm, de préférence de l'ordre de grandeur de 2 à 4 Nm. Il peut être particulièrement avantageux que le moment de glissement moyen soit de l'ordre de grandeur de 4 Nm, étant précisé qu'il faut tenir compte d'une tolérance déterminée ou d'une largeur de bande de l'ordre de grandeur de + 2 Nm du fait des conditions de fonctionnement existantes et des influences extérieures (comme par exemple température, humidité) qui provoquent entre autres des variations du coefficient de frottement. Il est avantageux que les valeurs précitées puissent être combinées avec une masse d'inertie 15 qui possède un moment d'inertie de l'ordre de grandeur de 0,001 à 0,004 kgm2, de préférence de l'ordre de grandeur de 0, 002 à 0,003 kgm2. En partant d'une position angulaire initiale - l'angle de rotation autorisé par l'amortisseur de vibrations de torsion 18 peut être de l'ordre de grandeur de 30 à + 15 , de préférence de l'ordre de grandeur de + 6 à 100. Selon chaque fois le cas d'application, cette plage angulaire peut également être prévue plus petite ou plus grande. En partant de la position initiale de la masse d'inertie 15 par rapport au moyeu 11, il est également possible de donner à l'angle de rotation de l'amortisseur de vibrations de torsion 18 une valeur qui soit différente de celle de l'autre sens de rotation de sorte qu'il apparaît par rapport à la position initiale une caractéristique d'amortissement dissymétrique pour l'amortisseur de vibrations de torsion 18. L'amortisseur dynamique réalisé conformément à l'invention peut avantageusement s'utiliser aussi avec liaison à des boites de vitesses à variation continue et ceci en particulier pour les embrayages de démarrage qui s'emploient avec de telles boîtes de vitesses. Les revendications déposées avec la demande sont des propositions de formulation sans préjudice de l'obtention d'un complément de protection. La demanderesse se réserve de revendiquer encore une autre combinaison de caractéristiques qui n'apparaît jusqu'ici que dans la description et/ou sur les dessins. Des références employées dans les sous-revendications attirent l'attention sur l'autre conception de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques de la sous-revendication respective; elles ne doivent pas être comprises comme une renonciation à l'obtention d'une protection propre, concrète pour les combinaisons de caractéristiques des sous-revendications référencées. Du fait que les objets des sous-revendications peuvent, au regard de la technique à la date de priorité, constituer des inventions propres et indépendantes, la demanderesse se réserve d'en faire l'objet de revendications indépendantes ou de demandes divisionnaires. Elles peuvent en outre contenir également des inventions propres présentant une construction indépendante des objets des sous-revendications indépendantes. Les exemples de réalisation ne sont pas à considérer comme limitation de l'invention. Bien plutôt dans le cadre du présent exposé, de nombreuses variantes et modifications sont possibles, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matériaux qui, par exemple par combinaison des modifications de certains éléments en liaison avec les caractéristiques ou éléments ou pas de procédé décrits dans la description générale et dans les formes de réalisation ainsi que dans les revendications et contenues sur le dessin, peuvent faire l'objet d'une conclusion de l'homme de l'art eu égard à la solution permettant d'atteindre le but et conduisent, par des caractéristiques pouvant se combiner, à un nouvel objet ou à de nouveaux pas de procédé ou à de nouvelles séquences de procédé, également dans la mesure o ils concernent des procédés de réalisation, de contrôle et de travail. 12 2808058 REVENDICATIONS 1. Disque d'embrayage, en particulier pour emploi avec un embrayage à friction d'un véhicule à moteur, dans lequel le disque d'embrayage comporte au moins une pièce d'entrée, qui porte les garnitures de friction, et une pièce de sortie, la pièce d'entrée et la pièce de sortie étant reliées l'une à l'autre, au point de vue entraînement, pour la transmission du couple, caractérisé par le fait que le disque d'embrayage présente un amortisseur dynamique (14) qui possède une masse (15) qui est couplée avec un composant du disque d'embrayage au moyen d'un amortisseur de vibrations de torsion présentant des accumulateurs d'énergie et d'un accouplement glissant monté en série avec cet amortisseur de vibrations de torsion. 2. Disque d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce d'entrée (10) et la pièce de sortie (11) sont au moins approximativement reliées l'une à l'autre sans liberté de rotation relative. 3. Disque d'embrayage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, considéré dans le flux de force dirigé vers la masse, l'accouplement glissant (19) est monté en amont de l'amortisseur de vibrations de torsion (18). 4. Disque d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la pièce de sortie (11) est conçue en forme de moyeu et porte l'amortisseur dynamique (14). 5. Disque d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la pièce d'entrée (10) forme une zone du type flasque qui est reliée, sans liberté de rotation relative, à la pièce de sortie en forme de moyeu (11), l'amortisseur dynamique étant disposé sur le côté de la pièce d'entrée. 13 2808058 6. Disque d'embrayage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'amortisseur dynamique (14) possède une pièce intermédiaire (20) qui est couplée, au point de vue entraînement, d'une part avec la masse par l'intermédiaire d'au moins les accumulateurs d'énergie de l'amortisseur de vibrations de torsion et d'autre part avec la pièce d'entrée et/ou la pièce de sortie au moins par la liaison par friction créee par l'accouplement glissant.