Brevet FR2822204A1 — publié le 20020920

L'invention concerne un mécanisme de commande pour un dispositif d'accouplement tel qu'un embrayage de véhicule automobile. D'une manière générale, un mécanisme d'embrayage comprend un disque de friction équipé de garnitures propres à être serrées par un diaphragme entre un plateau de pression et un plateau de réaction. Le diaphragme est monté pivotant sur un couvercle qui est fixé au plateau de réaction, lui-même fixé au vilebrequin du moteur, et le plateau de pression est lié en rotation avec le couvercle, mais mobile en translation axiale par rapport audit couvercle. La partie radialement externe du diaphragme forme une rondelle Belleville qui prend appui sur le plateau de pression, alors que sa partie radialement interne se présente sous la forme de doigts radiaux espacés qui coopèrent avec un organe de commande tel qu'une butée de débrayage montée mobile en translation axiale le long de l'axe de l'embrayage et susceptible d'être déplacée par exemple par une fourchette. La butée de débrayage peut notamment comporter un palier à roulement usuellement à bagues concentriques et coaxiales, avec en particulier une bague tournante ayant un profil bombé en contact local selon un cercle avec les doigts radiaux du diaphragme. La bague non tournante est, pour la manceuvre du palier à roulement, attelée axialement à un élément de manceuvre présentant un manchon central monté coulissant sur un tube guide en vue du déplacement axial dudit élément de manceuvre par rapport au tube guide traversé par un arbre mené, tandis que le diaphragme est solidaire en rotation d'un arbre menant. L'élément de mancouvre porte ainsi la butée de débrayage, laquelle peut par ailleurs être autocentreuse. L'élément de mancouvre est conformé pour être soumis à l'action de moyens de commande en déplacement du type mécanique, tels que des doigts d'une fourchette, hydraulique ou électromécanique. Ces moyens de commande permettent de déplacer axialement la butée de débrayage par rapport au tube guide, et donc de déplacer axialement les doigts radiaux du diaphragme. Le problème généralement rencontré dans ce type de butée est qu'au niveau du contact circulaire entre la bague tournante et les doigts du diaphragme, les frottements peuvent être élevés, créant ainsi une usure prématurée. Cette usure est d'autant plus importante que la dureté des doigts est habituellement inférieure à celle de la butée. Par ailleurs, même si la bague tournante est bombée à l'endroit du contact avec les doigts radiaux, il peut se créer, avec le temps, une zone creuse circulaire d'incrustation dans le diaphragme, augmentant encore l'usure. En effet, à chaque manoeuvre de l'embrayage, les doigts du diaphragme se déplacent en pivotant par rapport à leur extrémité non libre, au niveau de la couronne périphérique. Par ce mouvement, le point de contact entre la butée et le diaphragme subit, au niveau desdits doigts, un glissement radial avec frottement. Ce glissement avec frottement est par ailleurs augmenté dans le cas d'un diaphragme à doigts fortement galbés, comme on peut en utiliser par exemple pour gagner de la place en rapprochant axialement les extrémités des doigts vers le volant moteur. En effet, la distance radiale parcourue par le point de contact entre la butée et le diaphragme, au niveau des doigts, est encore augmentée du fait du déport axial important de l'extrémité de ces doigts. L'arc de cercle décrit par les extrémités des doigts dans ce cas, au lieu d'être sensiblement symétrique par rapport au plan passant par les points d'articulation, se trouve alors décalé axialement vers le volant moteur. La variation de rayon au point de contact pour une même longueur d'arc est d'autant plus importante. Au niveau de la bague elle-même, le point de contact avec les doigts du diaphragme suit un mouvement de roulement avec glissement, qui est également particulièrement gênant pour un fonctionnement optimisé du couple bague/diaphragme car elle contribue à la formation de la zone creuse. Il y a donc une perte importante de rendement et d'énergie à cause de ces frottements divers et de l'hystérésis produite, cette perte se traduisant notamment par une augmentation de l'effort à la pédale pouvant atteindre 10%. Cette énergie perdue à cause de l'usure et des frottements pourrait notamment être utilisée pour débrayer. Un but de l'invention est notamment d'apporter une solution à ces problèmes. A cet effet, l'invention concerne un mécanisme de commande pour un dispositif d'accouplement, tel qu'un embrayage de véhicule automobile, ledit mécanisme comprenant un diaphragme comportant une partie périphérique formant rondelle Belleville et une partie centrale fragmentée en doigts radiaux, et une butée de débrayage mobile en translation et solidaire en rotation par rapport au diaphragme contre les doigts duquel elle prend appui, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe intermédiaire de découplage interposé entre la butée de débrayage et les doigts radiaux du diaphragme pour décomposer le mouvement relatif de la butée par rapport aux doigts du diaphragme d'une part en un mouvement de glissement relatif radial entre l'organe intermédiaire de découplage et les doigts du diaphragme, et d'autre part en un mouvement de roulement entre la butée de débrayage et l'organe intermédiaire de découplage. D'une façon générale : - l'organe intermédiaire de couplage présente une surface externe de contact linéaire avec la butée de débrayage et une surface interne de contact avec une surface d'appui définie par les doigts radiaux du diaphragme, et - la surface interne de contact de l'organe de découplage épouse la surface d'appui du diaphragme, de telle sorte que le contact entre la surface interne de l'organe de découplage et la surface d'appui du diaphragme est du type plan sur plan quelle que soit la position relative axiale et/ou radiale de l'organe intermédiaire de découplage par rapport au diaphragme. Avantageusement, l'organe intermédiaire de découplage se présente sous la forme d'une rondelle coaxiale au diaphragme interposée entre les doigts du diaphragme et la butée de débrayage. A titre d'exemple, la rondelle est pourvue de pattes radiales primaires et secondaires disposées axialement de part et d'autre des doigts radiaux du diaphragme. De préférence, la rondelle pourra être pourvue de moyens pour bloquer en rotation l'organe de découplage par rapport au diaphragme, ces moyens pouvant être constitués par un pliage de l'extrémité des pattes primaires de façon à former un coude venant s'insérer dans des espaces vides laissés entre les doigts radiaux du diaphragme. De même, la rondelle pourra présenter des moyens pour maintenir axialement l'organe de découplage sur le diaphragme, ces moyens de maintien pouvant être constitués par une conformation particulière des pattes secondaires sous forme de clip pour un montage axial à force de l'organe de découplage sur le diaphragme. Avantageusement, l'organe intermédiaire de découplage sera pourvu, sur l'une au moins de ses surfaces de contact, d'un revêtement à faible coefficient de frottement tel que du PTFE (polytétrafluoroéthylène). L'invention concerne également un embrayage pour véhicule automobile comprenant un mécanisme tel que décrit. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique et partielle d'un mécanisme d'embrayage pour moteur de véhicule automobile et qui comprend notamment un diaphragme piloté par une butée de débrayage, - la figure 2 est une vue en coupe partielle des moyens selon l'invention pour assurer le contact entre le diaphragme et la butée de débrayage, en position embrayée du mécanisme d'embrayage, - la figure 3 est vue en coupe partielle des moyens selon l'invention pour assurer le contact entre le diaphragme et la butée de débrayage, en position débrayée du mécanisme d'embrayage, - la figure 4 est une vue suivant la flèche IV de la figure 2, et - la figure 5 est une vue similaire à la figure 2 pour illustrer une variante de réalisation. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la référence 10 désigne un arbre moteur tel qu'un vilebrequin sur l'extrémité duquel est fixé un volant d'inertie 20 formant le plateau de réaction d'un mécanisme d'embrayage 15 qui comprend un couvercle 30 fixé sur le volant 20 par des vis 22, un plateau de pression 40 solidaire en rotation du volant 20 et du couvercle 30 et mobile en translation axiale par rapport à ces derniers, et un disque de friction 50 portant à sa périphérie externe des garnitures de friction 52 destinées à être serrées entre le volant 20 et le plateau de pression 40 pour la transmission d'un couple de rotation de l'arbre moteur 10 au disque de friction 50. Le disque de friction 50 est relié par un amortisseur de torsion 54 à un moyeu 56 solidaire en rotation d'un arbre mené 60 tel qu'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesse. Le plateau de pression 40 est sollicité en position embrayée (ou position de serrage des garnitures 52 sur le volant d'inertie 20) par des moyens embrayeurs agencés entre le plateau de pression 20 et le couvercle 30, et qui sont formés, dans cet exemple de réalisation, par la partie radialement externe 72 (une couronne périphérique) en forme de rondelle Belleville d'un diaphragme 70 dont la partie radialement interne est fragmentée en une pluralité de doigts radiaux 74 séparés chacun par un vide et dirigés vers l'axe xx'. Ces doigts coopèrent avec une butée de débrayage 57 qui est déplaçable en translation sur un tube guide 58 par l'intermédiaire d'une fourchette de commande 59. Comme on peut le voir plus en détail sur les figures 2 à 4, un organe intermédiaire 100 de découplage est interposé entre la butée de débrayage 57 et les doigts radiaux 74 du diaphragme 70. Cet organe intermédiaire 100 se présente sous la forme d'une rondelle 102 d'où partent des pattes radiales primaires 104 et secondaires 106, par exemple quatre de chaque type de préférence réparties de façon régulière à la périphérie de la rondelle. Ces pattes sont disposées par paire l'une en face de l'autre et de part et d'autre des doigts radiaux 74, de telle sorte qu'à l'endroit des pattes 104 et 106, l'organe intermédiaire de découplage 100 présente en coupe une forme de U (figures 2 et 3). Les pattes 104 et 106 ont ici des longueurs différentes, bien que cela ne soit pas indispensable. Les pattes primaires 104 forment avantageusement, en coopération avec la rondelle 102, une surface interne de contact 103, de préférence plane ou légèrement conique, qui épouse la surface de contact 73 du diaphragme 70 matérialisée ici par les doigts radiaux 74, et ceci quelle que soit la position relative axiale et/ou radiale de l'organe de découplage 100 par rapport au diaphragme 70. Cette surface interne de contact 103 peut être traitée pour réduire les frottements avec les doigts radiaux 74, par exemple en étant revêtue de PTFE (Polytétrafluoroéthylène) un d'un autre revêtement à faible coefficient de frottement. Les doigts 74 peuvent se terminer en présentant une certaine conicité, auquel la surface de contact 103 est elle aussi de même conicité pour un meilleur glissement avec la surface de contact 73, comme cela est décrit plus loin. Les pattes secondaires 106 sont sensiblement dans le prolongement des pattes 104 avant montage de l'organe de découplage 100 sur le diaphragme 70, puis elles sont repliées derrière les doigts 74 pour donner la forme en U requise. A cet effet, les pattes 106 présentent un léger décrochement 107 qui débordent vers l'intérieur de la rondelle 102, comme on peut le voir sur la figure 4. Les pattes secondaires 106 coopèrent, une fois repliées, avec les pattes primaires 104 de manière à maintenir axialement l'organe intermédiaire de découplage 100 sur le diaphragme 70. La rondelle 102 est également équipée de moyens 110 pour la bloquer en rotation par rapport au diaphragme 70, ces moyens 110 étant par exemple constituée par une extrémité repliée axialement de certaines au moins des pattes primaires 104 pour former un coude venant s'introduire dans des fentes 75 laissés entre les doigts radiaux 74. Ces coudes permettent cependant un déplacement radial relatif des doigts radiaux 74 par rapport à l'organe intermédiaire de découplage 100. Enfin, la butée 57 est pouvue d'une surface bombée 57a pour un contact linéaire selon un cercle avec une surface externe 105 de contact de l'organe de découplage 100 définie de préférence par les pattes primaires 104 et/ou la rondelle 102. Comme on peut le voir sur la figure 5, La rondelle 102 peut prendre, en coupe, une forme légèrement différente de celle des figures 2 à 4 et présenter, à la place des pattes repliées 106 derrière les doigts radiaux 74, des pattes 108 préformées formant des clips de maintien axial de la rondelle 102 sur le diaphragme 70. Cette solution nécessite un montage axial à force, mais évite d'avoir à replier les pattes derrières les doigts du diaphragme. Voici comment fonctionne ce mécanisme dans le cadre par exemple d'un embrayage de véhicule tel que décrit en référence à la figure 1. En position embrayée de l'embrayage, le diaphragme 70 est dans la position illustrée par la demi coupe inférieure de la figure 1, ou par la figure 2. Le diaphragme 70 appuie axialement sur le plateau de pression 40 qui appuie à son tour sur le disque de friction 50, ce qui permet la transmission du couple de l'arbre d'entrée 10 vers l'arbre de sortie 60 via le plateau de réaction 20 et les garnitures 52. En position débrayée, la butée de débrayage 57 est déplacée axialement de façon à exercer une pression sur l'extrémité des doigts radiaux 74 pour desserrer la partie périphérique 72 du diaphragme 70 du plateau de pression 40 grâce à un effet de levier sur le couvercle 30. Cela a pour effet de déformer les doigts 74 et éventuellement légèrement l'organe de découplage 100, comme on peut le voir sur la demi-coupe supérieure de la figure 1, ou encore sur la figure 3. Ainsi, le mouvement de translation de la butée 57 (flèche T de la figure 3) s'accompagne d'un mouvement de rotation des doigts (flèche R de la figure 3) et par conséquent à la fois d'un glissement radial avec frottement de la surface interne de contact 103 de la rondelle 102 contre la surface de contact 73 du diaphragme 70 et d'un mouvement de roulement sans frottement entre la portion bombée 57a de la butée 57 et la surface externe de contact 105 de la rondelle 102. On peut remarquer que le point de contact 1 entre la face bombée 57 de la butée et la surface externe de contact 105 de l'organe de découplage se déplace radialement lors du roulement sans glissement, le contact linéaire entre ces deux pièces décrivant des cercles au diamètre de plus en plus grand à mesure que l'on débraye (voir figures 2 puis 3). Le frottement induit par le glissement radial de type plan sur plan de l'organe de découplage 100 sur les doigts 74 du diaphragme 70 est réparti sur les surfaces de contact 73 et 103, lesquelles sont relativement importantes en comparaison avec l'art antérieur. Ainsi, l'usure de ces pièces est nettement moindre, et la formation d'une zone creuse dans les doigts radiaux 74 est extrêmement réduite, voire impossible. De même, le roulement sans frottement de la butée 57 contre la rondelle 102 au niveau du point de contact 1 permet de réduit encore l'usure et améliore donc l'efficacité du mécanisme. Ce découplage du mouvement relatif entre la butée de débrayage 57 et les doigts radiaux 74 du diaphragme 70 permet ainsi d'allonger la durée de vie de ces pièces, tout en réduisant l'effort à la pédale d'embrayage. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Ainsi, l'organe de découplage 100 peut être réalisé en matière plastique ou encore en bronze ou en graphite. La surface de contact 105 de la pièce intermédiaire 100 peut avoir une forme bombée complémentaire avec celle de la surface 57a de la butée 57, ce qui permet d'augmenter la surface en contact et de réduire l'usure. Cette pièce intermédiaire 100 peut avoir une forme générale de rondelle avec une succession de fentes radiales ce qui lui donne plus d'élasticité pour prendre la forme d'un cône qui se conforme à la forme des doigts du diaphragme. La forme et le nombre des pattes peuvent bien entendu varier sans influencer le mode de fonctionnement de l'organe intermédiaire de découplage, ni la portée de l'invention. De même, les pattes primaires 104 et secondaires 106 ou les clips 108 peuvent être montés en quinconce de part et d'autre des doigts radiaux 74 et non pas face à face. L'invention peut s'appliquer à tout autre mécanisme d'accouplement, tel qu'un coupleur hydrocinétique, un embrayage à sec dans un bain d'huile, un embrayage à un ou plusieurs disques. Elle peut être utilisée dans de nombreux domaines de l'industrie. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande pour un dispositif d'accouplement tel qu'un embrayage de véhicule automobile, ledit mécanisme comprenant un diaphragme (70) comportant une partie périphérique (72) formant rondelle Belleville et une partie centrale fragmentée en doigts radiaux (74), et une butée de débrayage (57) mobile en translation et solidaire en rotation par rapport au diaphragme (70) contre les doigts (74) duquel elle prend appui, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe intermédiaire de découplage (100) interposé entre la butée de débrayage (57) et les doigts radiaux (74) du diaphragme (70), pour décomposer le mouvement relatif de la butée (57) par rapport aux doigts (74) du diaphragme (70) d'une part en un mouvement de glissement relatif radial entre l'organe intermédiaire de découplage (100) et les doigts (74) du diaphragme (70), et d'autre part en un mouvement de roulement entre la butée de débrayage (57) et l'organe intermédiaire de découplage (100). 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - l'organe intermédiaire de découplage (100) présente une surface externe (105) de contact linéaire avec la butée de débrayage (57) et une surface interne (103) de contact avec une surface d'appui (73) qui est définie par les doigts radiaux (57) du diaphragme (70), et - la surface interne de contact (103) de l'organe de découplage (100) épouse la surface d'appui (73) du diaphragme (70), de telle sorte que le contact entre la surface interne (103) de l'organe de découplage (100) et la surface d'appui (73) du diaphragme (70) est du type plan sur plan quelle que soit la position relative axiale et/ou radiale de l'organe intermédiaire de découplage (100) par rapport au diaphragme (70). 3. Mécanisme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire de découplage (100) se présente sous la forme d'une rondelle (102) coaxiale au diaphragme interposée entre les doigts (74) du diaphragme (70) et la butée de débrayage (57). 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rondelle (102) est pourvue de pattes radiales primaires (104) et secondaires (106 ; 108) disposées axialement de part et d'autre des doigts radiaux (74) du diaphragme (70). 5. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rondelle (102) présente des moyens (110) pour bloquer en rotation l'organe de découplage (100) par rapport au diaphragme (70). 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pattes primaires (104) sont repliées axialement à leur extrémité pour former des coudes venant s'insérer dans des espaces vides (75) aménagés entre les doigts radiaux du diaphragme (70) afin de former lesdits moyens (110) de blocage en rotation. 7. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la rondelle (102) présente des moyens pour maintenir axialement l'organe de découplage (100) sur le diaphragme (70). 8. mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que les pattes secondaires (108) de la rondelle (102) sont conformées sous la forme de clip pour un montage à force axial de l'organe de découplage (100) sur le diaphragme (70). 9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire de découplage (100) est pourvu, sur l'une au moins de ses surfaces de contact (103,105), d'un revêtement à faible coefficient de frottement tel que du PTFE (polytétrafluoroéthylène). 10. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire (100) est réalisé dans une matière synthétique moulable. 11. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de contact (105) de la pièce intermédiaire (100) a une forme bombée complémentaire avec la forme de la surface (57a) de la butée (57). 12. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (100) comprend des fentes d'orientation radiale. 13. Embrayage pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes.