Brevet FR2814515A1 — publié le 20020329

La présente invention concerne un plateau de pression pour un embrayage à friction, ce plateau de pression essentiellement de forme annulaire étant subdivisé en plusieurs segments qui se suivent dans la direction périphérique et qui peuvent au moins se déplacer en partie les uns par rapport aux autres, ces segments étant réunis par un dispositif d'assemblage. L'invention concerne également un embrayage à friction équipé d'un tel plateau. Les plateaux de pression des embrayages à friction servent à pincer les garnitures de friction du disque d'embrayage contre le volant moteur. Dans ces conditions, lorsque l'embrayage est fermé, il est dans un état de transmission de couple. Pour cela, les plateaux de pression sont sollicités par un accumulateur de force par exemple un diaphragme et sont précontraints en direction des garnitures de friction, c'est-à-dire du volant moteur. Pendant les opérations d'embrayage et de débrayage, les différentes zones de surface des garnitures de friction et du plateau de pression ou du volant moteur frottent les unes contre les autres, ce qui dégage de la chaleur. En particulier si l'embrayage à friction est utilisé dans un véhicule, le plateau de pression reçoit unilatéralement de la chaleur au niveau de sa surface de friction pendant la phase de démarrage. Le volant moteur est également chauffé de façon unilatérale, ce qui entraIne les ef- fets, inconvénients et conséquences décrits ci-après pour le volant moteur. Le chauffage unilatéral crée une différence de température par rapport à la face du plateau de pression non muni de la surface de friction. Cette différence de température produit tout d'abord une défor- mation élastique du plateau de pression, si bien que la zone radiale exté- rieure du plateau de pression s'écarte de la surface de friction et diminue ainsi le rayon moyen de friction. Cette déformation est appelée " voilage ". Par cet effet de déformation, le plateau de pression se déforme à la ma- nière d'une roue voilée, si bien que sa zone radiale intérieure presse en direction du volant moteur. Cela signifie que celui-ci peut être en saillie dans la direction radiale par rapport à la zone radiale extérieure du pla- teau de pression. Mais cela diminue la sécurité de transmission de l'embrayage, car celui-ci patine de manière gênante. De plus, lors du re- froidissement ultérieur, on peut avoir une déformation permanente de la zone radiale extérieure du plateau de pression, si bien que les garnitures de friction s'useront suivant une forme conique (usuellement, l'usure sera plus importante radialement à l'extérieur que radialement à l'intérieur). Jusqu'à présent, on a évité cette difficulté par un plateau de pression aussi épais que possible. Mais cela alourdit le plateau de pres- sion et le renchérit de manière injustifiée. De plus, il est encombrant. Il a également été proposé de donner au plateau de pression une forme concave lorsqu'il est froid. Mais cette solution présente un cer- tain nombre d'inconvénients. On aura ainsi une portée irrégulière à froid. Il a également été proposé de refroidir le plateau de pression par un système de ventilation. Mais cette solution a l'inconvénient que le plateau de pression est usuellement fabriqué en fonte grise, et que celleci a une mauvaise conductivité thermique par rapport à l'air. Un autre in- convénient grave est que le refroidissement est relativement tardif pour éviter le voilage. Il a également été proposé un embrayage de plus grand diamètre. Mais cette solution a l'inconvénient d'aboutir à un embrayage plus lourd, plus cher et de fort encombrement. De plus, cet embrayage agrandi a un plus grand moment d'inertie, ce qui est mauvais pour l'accélération du moteur. Pour éviter les effets induits, négatifs de l'augmentation de la température dans la plage de friction, il est également connu selon le document DE 198 48 583, un plateau de pression pour un embrayage à friction qui est réalisé essentiellement sous la forme annulaire et comporte au moins une fente. Cela permet à la matière du plateau de pression, de s'échapper dans la fente sous l'effet de la dilatation thermique, si bien que le plateau de pression ne se déforme pas par rapport à sa forme initiale. Suivant une autre solution proposée dans ce document DE 198 48 583, on subdivise le plateau de pression en plusieurs segments qui se suivent dans la direction périphérique et qui sont au moins mobiles en partie les uns vis-à-vis des autres. Les différents segments composant le plateau de pression sont reliés par un dispositif d'assemblage. Grâce à cette réalisation séparée des différents segments, en cas d'apport de cha- leur, il n'y aura pas de mouvement de déformation commun. Au contraire, les différents segments composant le plateau de pression prennent chacun une position dans laquelle ils s'appuient pleinement contre les garnitures de friction. La présente invention a pour but de développer un plateau de pression d'un embrayage à friction et un embrayage ainsi équipé, qui permet d'éviter de manière simple et fiable toute déformation thermique gênante du plateau de pression. L'invention concerne un plateau de pression pour un em- brayage à friction caractérisé par une forme essentiellement annulaire, la zone extérieure radiale du plateau présentant une rigidité différente de la zone radiale intérieure du plateau et le rapport des rigidités entre la zone radiale extérieure et la zone radiale intérieure se réglant suivant le contour et/ou la matière de la zone radiale extérieure et de la zone radiale inté- rieure. Ce plateau de pression permet d'éviter tout voilage gênant, non voulu par un apport thermique unilatéral dans le plateau de pression. La simple mise en forme géométrique ou le choix approprié des matières permet de concevoir le comportement au voilage du plateau de pression pour que la déformation dépendant du gradient de température n'entraîne pas une modification du rayon de friction. On peut prévoir une épaisseur radiale différente pour la zone radiale extérieure et la zone radiale intérieure. La zone radiale exté- rieure peut avoir une longueur axiale différente de la zone radiale inté- rieure. On peut également envisager une zone radiale extérieure et/ou radiale intérieure avec une ou plusieurs découpes. Dans les mêmes con- ditions, il est possible de réaliser la zone radiale extérieure en une autre matière que la zone radiale intérieure. Ces différentes possibilités peuvent être utilisées séparément ou dans n'importe quelle combinaison. De façon avantageuse, la zone radiale extérieure est plus ri- gide en flexion et/ou en torsion que la zone radiale intérieure. La présente invention concerne en outre un ensemble à plateau de pression notamment pour un embrayage à friction de véhicule automobile équipé d'au moins un plateau de pression tel que décrit ci- dessus. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés, dans les- quels: - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle simplifiée d'un em- brayage à friction de véhicule automobile, 3s - les figures 2a, 2b sont une vue en coupe d'un modèle de plateau de pression, - les figures 3a, 3b sont une vue en coupe d'un modèle mécanique équi- valent à celui des figures 2a, 2b. La figure 1 montre un embrayage à friction 10 pour un vé- hicule automatique. L'embrayage 10 comprend un volant moteur 1 1 dont la zone radiale intérieure est reliée de manière connue en soi à un vilebre- quin 12 ou autre arbre d'entraînement. Les expressions " radialement in- térieur " et ensuite " radialement extérieur " sont relatives à l'axe de rotation A. La liaison entre le volant moteur 11 et le vilebrequin 12 se fait par exemple par des vis 13. Radialement à l'extérieur, le volant moteur 1 porte un couvercle d'embrayage 14. Dans le couvercle d'embrayage 14, on a une plaque de pression 30 solidaire en rotation mais mobile axialement dans la direction de l'axe de rotation A. Le plateau de pression 30 présente une surface de friction 31 et une face 32 à l'opposé de la surface de fric- tion 31. Un accumulateur de force par exemple sous la forme d'un dia- phragme 16 est relié par des goujons d'écartement 15 au couvercle d'embrayage 14, et peut être déplacé parallèlement à l'axe de rotation A par un mécanisme de débrayage non représenté. Cela permet d'écarter le plateau de pression 30 par rapport au volant moteur 11 ou de le rappro- cher de celui-ci, ce qui correspond à une opération de débrayage ou d'embrayage du dispositif d'embrayage 10. Des garnitures de friction 18 d'un disque d'embrayage 19 peuvent être pincées entre la surface de friction 31 du plateau de pression et une surface de friction 17 correspondante du volant moteur 11. Le disque d'embrayage 19 est relié au moyeu 20 (éventuellement par l'intermédiaire d'un amortisseur de torsion, approprié, non représenté). Le moyeu 20 est couplé par une denture ou cannelure à un arbre de sortie par exemple l'arbre d'entrée 21 de la boîte de vitesses par une liaison soli- daire en rotation. Dans de tels dispositifs d'embrayage 10, les opérations d'embrayage et de débrayage engendrent des températures relativement élevées au niveau des surfaces de friction 17, 31. Ces températures sont engendrées par le patinage entre les garnitures de friction 18 et le volant moteur 11 ou le plateau de pression 30 pendant les opérations de ma- noeuvre de l'embrayage. Or, ces températures élevées peuvent provoquer la déformation du plateau de pression 30 et du volant moteur 17 encore appelée " voilage ". Ce voilage est très gênant, car il réduit considérable- ment la sécurité de transmission du dispositif d'embrayage 10 en dimi- nuant le rayon de friction. La figure 2a montre un modèle mécanique équivalent. La puissance de frottement Q induite d'un côté génère dans une rondelle cir- culaire 90 un gradient de température représenté par le diagramme 91. Comme l'indique ce diagramme, ce gradient s'étend dans l'épaisseur de la rondelle circulaire 90. La relation E = cx*AT (s: dilatation relative; (x: coef- ficient de dilatation thermique; AT: différence de température par rapport à l'environnement), donne dans l'étendue axiale (s) des dilatations locales différentes (E). Ces différences de dilatation induisent des tensions propres et provoquent la déformation de l'ensemble de la pièce, c'est-à-dire le voi- lage de la pièce. Cette situation est représentée dans la figure 2b. Un autre modèle mécanique équivalent est représenté à la l0 figure 3a. Dans ce cas, la rondelle circulaire 90 est entourée par une cou- ronne 92 idéalement rigide en flexion et en dilatation. Si la rondelle circu- laire 90 est chauffée, il ne peut y avoir d'allongement radial vers l'extérieur, si bien que la rondelle 90 s'échappe par sa zone intérieure, comme cela est indiqué à la figure 3b. La figure 4a montre un modèle mécanique d'une combinai- son des modèles des figures 2a et 3a dans le cas d'un plateau de pression 30. Le plateau de pression 30 est formé d'une zone 38 radialement exté- rieure, épaisse, rigide en flexion et en torsion et d'une zone radialement intérieure 37, plus mince, plus élastique en flexion et en torsion. Sous l'effet d'une sollicitation thermique correspondant à une puissance ther- mique appliquée d'un côté (figure 4b), la zone radialement extérieure 38 s'échappe comme dans les plateaux de pression classiques, vers la droite et s'éloigne ainsi du volant moteur 11 (figure 1). La zone radialement inté- rieure 37 se bombe et se déforme pour s'écarter du volant moteur du fait du rapport élevé entre la rigidité de la zone extérieure et de la zone inté- rieure; le rayon de friction rm, moyen reste dans le cas idéal inchangé. En modifiant l'épaisseur radiale et/ou la longueur axiale et /ou la matière et en intégrant éventuellement des coupures dans la zone intérieure et/ou extérieure, on peut régler de manière appropriée le rap- port de rigidité entre la zone intérieure 37 et la zone extérieure 38 du pla- teau de pression 30. Déjà la simple mise en forme géométrique du plateau de pression 30 permet de régler le comportement au voilage du plateau de pression 30 pour que sa déformation dépendant du gradient de la tempé- rature ne modifie pas le rayon de friction rm. NOMENCLATURE 10. embrayage à friction 11. volant moteur 12. vilebrequin 13. vis 14. couvercle d'embrayage 15. goujon d'écartement 16. diaphragme 17. surface de friction (volant moteur) 18. garniture de friction 19. disque d'embrayage 20. moyeu 21. arbre d'entrée de la boite de vitesses 30. plateau de pression 31. surface de friction 37. zone radialement intérieure 38. zone radialement extérieure 90. rondelle circulaire 91. diagramme du gradient de température 92. entourage rigide en flexion et en dilatation A axe de rotation s étendue axiale Q puissance de frottement rm rayon de friction moyen REVENDICATIONS 1 ) Plateau de pression pour un embrayage à friction, caractérisé en ce que le plateau (30) est essentiellement annulaire, sa zone radiale extérieure (38) a une rigidité différente de sa zone radiale intérieure (37), et le rapport entre les rigidités de la zone radiale extérieure (38) et de la zone radiale intérieure (37) est réglé suivant le contour et/ou la matière de la zone radiale extérieure (38) et la zone radiale intérieure (37). 2 ) Plateau de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone radiale extérieure (38) a une épaisseur radiale différente de celle de la zone radiale intérieure (37). 3 ) Plateau de pression selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone radiale extérieure (38) a une longueur axiale différente de la zone radiale intérieure (37). 4 ) Plateau de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone radiale extérieure (38) et/ou la zone radiale intérieure (37) com- portent une ou plusieurs découpes. ) Plateau de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone radiale extérieure (38) est plus rigide en flexion et/ou en torsion que la zone radiale intérieure (37). 6 ) Ensemble d'un plateau de pression notamment pour un embrayage à friction de véhicule automobile comprenant au moins un plateau de pres- sion (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.