Brevet FR2812694A1 — publié le 20020208

Description La présente intervention concerne un embrayage à friction comprenant: - un volant moteur, - un couvercle relié au volant moteur pour tourner autour d'un axe de rotation commun, - un plateau de pression mobile axialement dans le couvercle mais soli- daire en rotation de celui-ci, - un générateur de forces qui permet de pré-contraindre le plateau de pression en direction du volant moteur, - un disque d'embrayage dont la zone située entre le plateau de pression et le volant moteur peut être sollicitée pour transmettre un couple avec interposition d'éléments de garniture de friction. Dans les embrayages à friction connus dont l'état de la technique, le plateau de pression et le volant moteur sont en général en métal et leurs surfaces de friction sont en regard de garniture de friction portée par le disque d'embrayage. Il s'agit d'une disposition intéressante car, en général, l'usure se produit au niveau des garnitures de friction et lorsque ces garnitures sont usées on remplace le disque d'embrayage. La présente invention a pour but de développer un tel em- brayage à friction offrant un meilleur fonctionnement pour le système d'entraînement équipé d'un tel embrayage. A cet effet, l'invention concerne un embrayage à friction du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le dispositif à éléments de gar- niture de friction comprend au moins un élément de garniture de friction sur le volant moteur et/ou au moins un élément de garniture de friction sur le plateau de pression. Contrairement au procédé connu selon l'état de la techni- que, la présente invention propose d'associer les garnitures de friction au volant moteur ou au plateau de pression, c'est-à-dire qu'en considérant le passage du couple partant de l'unité motrice, ces garnitures de friction sont transférées à l'entrée de l'embrayage à friction. Il en résulte deux avantages importants pour le fonctionnement. Le premier avantage est que le disque d'embrayage couplé à l'arbre d'entraînement de la boite de vitesses aura une masse plus faible et ainsi un moment d'inertie plus faible. Cela se traduit par une inertie moindre à l'entrée de la boîte de vitesses ce qui permet de raccourcir la phase de synchronisation nécessaire au passage des rapports de vitesses. Le second avantage est qu'en transférant les garnitures de friction à l'entrée de l'embrayage, on augmente sa masse et le moment d'inertie avec pour mieux absorber les irrégularités de la vitesse de rota- tion engendrée au niveau de l'unité motrice grâce à une masse rotative significativement plus importante. On peut par exemple prévoir sur chaque plateau de pres- sion et/ou le volant moteur, plusieurs éléments de garniture de friction qui se suivent dans la direction périphérique. Pour fixer l'élément de garniture de friction respectif, le l0 plateau de pression et/ou le volant moteur comporte plusieurs éléments de garniture de friction qui se suivent dans la direction périphérique. Pour avoir notamment une fixation axiale de l'élément de garniture de friction respectif, il est proposé de déformer ou de pouvoir déformer la zone de la matière du plateau de pression ou du volant mo- teur entourant la cavité pour fixer l'élément de garniture de friction. Pour cela par exemple l'élément de garniture de friction possède une forme correspondant à la zone pénétrant dans la cavité qui va en s'élargissant en direction du fond de la cavité et/ou un élément de support qui déborde de la périphérie l'élément de garniture de friction. L'élément de garniture de friction peut être reçu de manière fixe axialement. Pour arriver à un effet équivalent à un ressort de progressi- vité, il est intéressant que l'élément de garniture de friction soit monté de manière mobile axialement dans la cavité. Pour cela, l'élément de garni- ture de friction peut être supporté par rapport au fond de la cavité par un dispositif de ressorts déformables élastiquement. L'élément de garniture de friction peut être intégré dans un matériel amortisseur, par exemple des granulés. L'élément de garniture de friction peut avoir une forme es- sentiellement circulaire. Dans le cas de l'embrayage à friction selon l'invention, il est intéressant pour les charges produites et pour réduire la masse à l'entrée de la boite de vitesses, que dans sa zone qui coopère avec l'élément de garniture de friction le disque d'embrayage soit réalisé en une matière or- ganique ou minérale, de préférence une matière composite céramique. La présente invention concerne, en outre, un plateau de pression, un volant moteur équipé d'au moins un élément de garniture de friction. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de mode de réalisation préférentiel représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un embrayage à fric- tion selon l'invention, - la figure 2 est une vue axiale d'une partie du volant moteur de l'em- brayage à friction de la figure 1, - la figure 3 est une vue prévue à l'échelle agrandie du détail entouré par le cercle III à la figure 1, - la figure 4 est une vue agrandie du détail du cercle IV de la figure 1. Selon la figure 1, l'embrayage à friction 10 comprend un volant moteur 14 dont la zone radiale intérieure non représentée est réali- sée pour être reliée solidairement à un arbre d'entraînement (arbre mo- teur) ou qui peut faire partie d'un volant moteur à deux masses. i5 Radialement à l'extérieur, le volant moteur 14 est relié solidairement en rotation à un boîtier 16 par exemple par plusieurs vis ou analogues. Le boîtier (couvercle) 16 comporte une plaque de pression 18 mobile par rap- port au couvercle 16 et aussi par rapport au volant moteur 14 dans la di- rection axiale, cela signifie que le plateau peut se rapprocher ou s'écarter du volant moteur 14 par rapport au couvercle 16 tout en étant maintenu solidairement en rotation. Pour cela, on peut réaliser par exemple une liai- son par plusieurs ressorts à lames tangentielles. Entre le plateau de pression 18 et le couvercle 16 on a un accumulateur de forces 20, par exemple un diaphragme dont la zone exté- rieure 22 agit sur la zone formant couteau 24 du plateau de pression 18; le diaphragme est porté dans sa zone radiale médiane 26 par le couvercle 16, par exemple par plusieurs goujons d'écartement non représentés ou des moyens analogues, et dans sa zone radiale intérieure 28 le dia- phragme est soumis à l'action d'un mécanisme de débrayage. L'embrayage représenté à la figure 1 est du type poussé; dans cet embrayage, pour créer la force de débrayage on pousse contre la zone radiale intérieure 28 du diaphragme 22 pour écarter sa partie radiale extérieure du plateau de pression 18. Il est à remarquer que l'on peut également avoir des em- brayages ou des accumulateurs de forces (diaphragmes) du type tiré; en- tre le plateau de pression 18 et l'accumulateur de forces 20 ainsi qu'entre l'accumulateur de forces 20 et le couvercle 16, on peut avoir des disposi- tifs de compensation d'usure qui compensent l'usure produite par le fonc- tionnement et compensent ainsi le déplacement du plateau de pression 18 en direction du volant moteur 14. Entre le plateau de pression 18 et le volant moteur 14 se trouve un disque d'embrayage représenté schématiquement et portant globalement la référence 30; dans sa zone radiale intérieure le disque d'embrayage est relié à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesse non repre- sentée à la figure 1; ce disque est mobile axialement mais il est solidaire en rotation. L'embrayage à friction 10 selon l'invention comprend en outre un dispositif à éléments de garniture de friction portant globalement la référence 32. Ce dispositif à éléments de garniture de friction comprend plusieurs éléments de garniture de friction 44 qui se suivent dans la di- rection périphérique et sont prévus à la fois sur le volant moteur 14 et le plateau de pression 18. Ces éléments dépassent par leurs surfaces de friction respectives 36, 38 par rapport à la surface du volant moteur 14 ou du plateau de pression 18. Lorsque le plateau de pression 18 est sollicité par l'accumulateur de forces 20, il s'appuie par ses éléments de garniture de friction 34 contre la zone radiale extérieure 40 du disque d'embrayage pour presser le disque 30 par sa zone radiale extérieure 40 contre les surfaces de friction 36, des éléments de garniture de friction 34 portés par le volant moteur 14. L'effet de friction correspond à la coopération entre le disque d'embrayage 30 qui constitue la sortie de l'embrayage à friction 10 et le volant moteur 14 ou le plateau de pression 18 faisant partie de l'en- trée de l'embrayage à friction 10. Sur la figure 2, les éléments de garniture de friction 34 peu- vent être circulaires et se répartir les uns à la suite des autres dans la di- rection périphérique. Il est également possible d'avoir des éléments de garniture de friction qui se suivent dans la direction périphérique et qui sont étagés les uns par rapport aux autres dans la direction radiale ou/et de munir les éléments de garniture de friction 34 d'une autre forme de contour. Pour la mise en place des éléments de garniture de friction 34 sur le plateau de pression 18 ou le volant moteur 14, ceux-ci compor- tent des cavités 42, 44 respectives. Comme cela sera décrit ci-après, les éléments de garniture de friction 34 sont placés dans ces cavités et cela de manière à ce que leurs surfaces de friction 36, 38 respectives soient en saillies dans la direction radiale. La mise en place ou la fixation des élé- ments de garniture de friction 34 peut se faire par exemple par leur mise en place dans le volant moteur 14 chauffé ou le plateau de pression 18, chauffé, les éléments de garniture de friction 34 ayant un faible jeu de mouvement, sont alors mis dans les cavités correspondantes 44, 42; lors du refroidissement consécutif et du retrait du plateau de pression 18 ou du volant moteur 14 on aura un effet de pincement. Il est également possible, après mise en place des éléments de garniture de friction dans les cavités 44, 42, de déformer le volant moteur 14 ou le plateau de pression 18 par matage ou par une autre mise en forme pour réaliser de cette ma- nière un effet de serrage. Les figures 3 et 4 montrent des possibilités de fixation des éléments de garniture de friction 34 sur les ensembles respectifs tout en obtenant une mobilité axiale des éléments de garniture de friction 34 par rapport au volant moteur 14 ou au plateau de pression 18. La figure 3 montre la mise en place d'un élément de garni- ture de friction 34 sur le plateau de pression 18. Un tel montage est éga- lement possible sur le volant moteur 14. On voit que l'élément de garniture de friction 34 comprend un élément de support 50 équipant la garniture de friction 52 proprement dite, fixé par exemple par collage. L'élément de support de garniture 50 dépasse au moins par zones péri- phériques par rapport à sa périphérie extérieure de la garniture de friction et il est ajusté dans la cavité 42. Entre l'élément de support de garni- ture 50 et le fond 54 de la cavité 42, on a un dispositif à ressort 56, élasti- que dans la direction axiale; ce dispositif est par exemple formé par un ou plusieurs ressorts Belleville ou autres éléments élastiques. Après mise en place de ce dispositif à ressort 56 et de l'élément de garniture de friction 34 dans la cavité 42, on déforme au moins partiellement la zone du bord périphérique 58 de la zone du bord supérieur du plateau de pression 18 entourant la cavité 42, par matage ou autre mise en forme, pour réaliser des zones de fixation 60 venant par-dessus le bord périphérique de la ca- vité 42 pour retenir l'élément de support 50 dans la cavité 42 et le main- tenir en précontrainte contre ces zones de fixation 60 par la tension du dispositif à ressort 56. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, l'élément de garniture de friction 34 a une forme conique, allant en diminuant en par- tant du fond 70 de la cavité 44 vers sa plus petite dimension périphérique dans la zone de sa surface de friction 36. Entre l'élément de garniture de friction 36 et le fond 70 de la cavité on a un dispositif à ressort 72 en ma- tière élastique, par exemple en caoutchouc qui peut être solidaire de l'élé- ment de garniture de friction 34. En déformant la zone du bord périphéri- que 58 on réalise des zones en saillie 60 servant à la fixation et qui, en coopérant avec la forme périphérique conique allant en diminuant des éléments de friction 34, bloque ceux-ci pour éviter qu'ils sortent des cavi- tés 44. On peut également utiliser à la place du caoutchouc élasti- que, des ressorts Belleville ou d'autres éléments élastiques ou encore des ressorts hélicoïdaux à compression axiaux ou des moyens analogues ou encore par exemple des granulés amortisseurs, enrobés (par exemple du sable). Comme déjà indiqué ci-dessus, la réalisation selon l'invention de l'embrayage à friction assure une réduction de la masse to- tale à l'entrée de la boite de vitesses et ainsi une réduction du moment d'inertie avec pour conséquence la possibilité d'effectuer plus rapidement les opérations de synchronisation et en sollicitant moins les dispositifs de synchronisation. On voit, en particulier à la figure 1, que le disque d'em- brayage 30 peut être fourni comme élément en forme de plaque, très sim- ple. En particulier, il est intéressant d'utiliser des matières céramiques combinées comme par exemple C/C - SiC pour le disque d'embrayage 30 au moins dans sa zone radiale extérieure dans laquelle on a une coopéra- tion par friction avec le dispositif à éléments de garniture de friction 32. Comme matière pour le volant moteur 14 ou le plateau de pression 16, on peut utiliser une fonte de graphite globulaire GGG ou de graphites vermi- culaire GGV, de l'aluminium, des fibres/aluminium renforcé par des par- ticules ou des alliages qui constituent des matières particulièrement avantageuses. Vis-à-vis de la fonte grise que l'on peut d'ailleurs en prin- cipe également utiliser, ces matières ont une plasticité élevée c'est-àdire qu'elles peuvent mieux se mettre en forme pour la fixation axiale des élé- ments de friction 34. Dans sa zone qui coopère avec éléments de friction, le disque d'embrayage peut avoir sur l'une des deux faces axiales, une matière accordée à celle des éléments de garniture de friction comme cela est représenté par une ligne renforcée 76 à la figure 1. On peut par exem- ple appliquer de la matière frittée ou encore des éléments de garniture de friction mis en place d'une manière différente et qui sont harmonisés du point de vue de la friction avec les éléments de garniture de friction du plateau de pression ou du volant moteur. Il est à remarquer que le disque d'embrayage 30 peut être réalisé comme un disque d'embrayage classique, c'est-à-dire être équipé d'un amortisseur d'oscillations de torsion pour absorber les irrégularités de rotation qui peuvent se produire.5 REVENDICATIONS 1 ) Embrayage à friction comprenant: - un volant moteur (14) - un couvercle (16) relié au volant moteur (14) pour tourner autour d'un axe de rotation commun, - un plateau de pression (18) mobile axialement dans le couvercle (16) mais solidaire en rotation de celui-ci, - un générateur de forces (20) qui permet de pré-contraindre le plateau de pression (18) en direction du volant moteur (14), - un disque d'embrayage (30) dont la zone (40) située entre le plateau de pression (18) et le volant moteur (14) peut être sollicitée pour trans- mettre un couple avec interposition d'éléments de garniture de friction, caractérisé en ce que - le dispositif à éléments de garniture de friction (32) comprend au moins un élément de garniture de friction (34) sur le volant moteur (14) et/ou au moins un élément de garniture de friction sur le plateau de pression (18). 2 ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau de pression (18) et/ou le volant moteur (14) comporte plusieurs éléments de garniture de friction (34) qui se suivent dans la direction péri- phérique. 3 ) Embrayage à friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour chaque élément de garniture de friction (14) du plateau de pression (18) ou du volant moteur (14), il est prévu une cavité correspondante 42, 44 dans le plateau de pression (18) ou le volant moteur (14) pour recevoir un élément de garniture de friction (14). 4 ) Embrayage à friction selon la revendication 3, caractérisé par une zone de matière (58, 60) du plateau de pression (18) ou du volant moteur (14) entourant la cavité (42, 44), déformée pour fixer au moins un élément de garniture de friction (34). ) Embrayage à friction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' au moins un élément de garniture de friction (34) est réalisé de façon à s'élargir dans la zone pénétrant dans la cavité, en direction du fond (70) de la cavité et/ou apporté par un élément de support (50) dépassant de sa périphérie. 6 ) Embrayage à friction selon les revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu' au moins un élément de garniture de friction (34) est logé dans la cavité 1o (42, 44) de manière essentiellement fixe dans la direction axiale. 7 ) Embrayage à friction selon l'une quelconques des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu' au moins un élément de garniture de friction (34) est logé de manière mo- bile dans la cavité (42, 44). 8 ) Embrayage à friction selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de garniture de friction (34) est supporté par rapport au fond (54, 70) de la cavité par un dispositif à ressorts déformables élastique- ment. 9 ) Embrayage à friction selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément de garniture de friction (34) est placé dans une matière amortis- sante. ) Embrayage à friction selon la revendication 9, caractérisé en ce que la matière amortissante comprend un granulé. 1 1 ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de garniture de friction (34) est de forme essentiellement circu- laire. 12 ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque d'embrayage (30) a une zone (40) en matière céramique compo- site qui coopère avec le dispositif d'éléments de garniture de friction. 13 ) Plateau de pression, de préférence pour un embrayage à friction (10) selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant au moins un élément de garniture de friction (34). 14 ) Volant moteur de préférence pour un embrayage à friction (10) selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant au moins un élément de gar- niture de friction (34).