Brevet FR2832776A1 — publié le 20030530

L'invention concerne un embrayage à friction à dispositif de rattrapage d'usure, en particulier pour véhicule automobile. De façon bien connue, un embrayage à friction comprend un disque de friction solidaire en rotation d'un arbre mené et portant des garnitures de friction destinées à être serrées entre un plateau de réaction entraîné en rotation par un arbre menant et un plateau de pression sollicité axialement en direction du plateau de réaction par des moyens embrayeurs tels qu'un diaphragme annulaire à ressort. Ce diaphragme est porté par un couvercle d'embrayage et sa partie radialement externe forme une rondelle Belleville en appui sur le plateau de pression tandis que sa partie radialement interne est formée de doigts radiaux s'étendant vers l'axe de rotation et coopérant avec une butée de débrayage. L'usure des garnitures de friction et des surfaces correspondantes de friction des plateaux de friction et de réaction se traduit par un déplacement axial du plateau de pression et des moyens embrayeurs, à l'état embrayé, vers le plateau de réaction, ce qui modifie la course de débrayage et augmente l'effort de débrayage notamment lorsque la courbe caractéristique de charge du diaphragme annulaire formant les moyens embrayeurs est ensellée ou fortement ensellée. Pour éviter ces inconvénients, on a déjà proposé d'équiper les embrayages à friction de dispositifs de rattrapage automatique d'usure, qui sont associés aux moyens embrayeurs pour compenser leur déplacement axial dû à l'usure des garnitures et des surfaces de friction, de telle sorte que la position de ces moyens embrayeurs à l'état embrayé ne change pas quelle que soit l'usure des garnitures et des surfaces de friction. On garantit ainsi la constance de la course de débrayage et de l'effort de débrayage. Ces moyens connus sont en général intégrés au plateau de pression ou aux moyens de montage des moyens embrayeurs sur le couvercle du mécanisme d'embrayage et augmentent sensiblement l'encombrement axial de ce mécanisme, ce qui constitue un inconvénient important. L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient. Elle a pour objet un embrayage à friction à dispositif de rattrapage d'usure qui utilise un mécanisme d'embrayage standard et dont l'encombrement axial n'est pas supérieur à celui d'un embrayage comparable de la technique antérieure dépourvu de moyens de rattrapage d'usure. Elle propose à cet effet un embrayage à friction du type précité, comprenant un disque portant des garnitures de friction destinées à être serrées entre un plateau de réaction entraîné en rotation par un arbre menant et un plateau de pression sollicité axialement vers le plateau de réaction par des moyens embrayeurs tels qu'un diaphragme annulaire, le plateau de réaction étant monté mobile en translation axiale sur un support entraîné en rotation par l'arbre menant, caractérisé en ce que, pour compenser le décalage axial des moyens embrayeurs vers le plateau de réaction résultant de l'usure des garnitures et des surfaces de friction, le plateau de réaction est sollicité axialement en direction du plateau de pression par des moyens à ressort pour venir en appui sur des moyens de butée portés par ledit support et sollicités eux-mêmes élastiquement pour se déplacer axialement en direction du plateau de pression sur une distance correspondant sensiblement au décalage axial précité des moyens embrayeurs, des moyens étant prévus pour autoriser le déplacement axial des moyens de butée quand l'usure des garnitures et des surfaces de friction augmente. Ainsi, selon l'invention, le dispositif de rattrapage d'usure se trouve, non plus entre le diaphragme annulaire du plateau de pression et le couvercle d'embrayage mais au niveau du plateau de réaction, c'est-à-dire du côté de l'arbre menant et du moteur à combustion interne dans le cas d'un embrayage pour véhicule automobile, en un endroit où l'implantation de ce dispositif de rattrapage d'usure n'augmente pas l'encombrement axial de l'embrayage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens embrayeurs agissant sur le plateau de pression exercent sur celui-ci une poussée axiale qui augmente, en fonction de l'usure des garnitures et des surfaces de friction, plus vite que la poussée axiale exercée sur le plateau de réaction par les moyens à ressort associés à ce plateau. Ainsi, lorsque l'usure des garnitures et des surfaces de friction dépasse un seuil minimal, l'ensemble formé par le plateau de pression, les garnitures du disque de friction et le plateau de réaction est déplacé axialement par les moyens embrayeurs, en dépit de la poussée axiale exercée sur le plateau de réaction par les moyens à ressort associés à ce plateau. Ce déplacement axial est avantageusement mis à profit pour autoriser un déplacement axial des moyens de butée, en direction du plateau de pression, sur une distance correspondant sensiblement au déplacement axial des moyens embrayeurs résultant de l'usure des garnitures et des surfaces de friction. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'embrayage comprend des moyens limitant le déplacement axial des moyens de butée à une fraction d'un déplacement correspondant à une usure maximale des garnitures et des surfaces de friction. Le rattrapage d'usure est ainsi réalisé par pas prédéterminés. Avantageusement, les moyens de limitation du déplacement axial des moyens de butée sont portés par le plateau de réaction. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de butée comprennent une rondelle radiale centrée sur l'axe de l'embrayage et engagée dans une rainure annulaire du plateau de réaction, la largeur de cette rainure déterminant le pas du rattrapage ou le déplacement axial autorisé des moyens de butée. En variante, les moyens de limitation du déplacement axial des moyens de butée sont du type roue à rochet ou analogue et comprennent un élément déplaçable entre une position armée autorisant le déplacement des moyens de butée et une position de blocage interdisant ce déplacement. Par exemple, cet élément est déplaçable dans sa position armée par l'effet de la force centrifuge ou bien par le plateau de réaction qui vient en appui axial sur les moyens de butée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le support du plateau de réaction est un volant d'inertie, qui est avantageusement du type flexible. Ce volant flexible permet de filtrer une partie des vibrations transmises par l'arbre menant, avant qu'elles ne parviennent à l'embrayage. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement 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 demi-vue schématique en coupe axiale d'un embrayage selon l'invention ; - la figure 2 est un graphe représentant les courbes caractéristiques des diaphragmes associés au plateau de pression et au plateau de réaction. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la référence 10 désigne un arbre menant, tel que le vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, en bout duquel un volant flexible 12 est fixé par des vis 14. A sa périphérie extérieure, le volant flexible 12 porte une masse annulaire 16 et une couronne de démarreur 18. Le volant flexible 12 porte également, par l'intermédiaire de languettes élastiquement déformables non représentées, qui sont circonférentielles ou tangentielles, un plateau de réaction 20 de forme angulaire, faisant partie d'un embrayage à friction. Cet embrayage comprend, de façon classique, un plateau de pression 22 porté par un couvercle d'embrayage 24 fixé sur la masse annulaire 16 du volant d'inertie 12 au moyen de languettes élastiquement déformables du type précité, qui solidarisent en rotation le plateau de pression 22 et le couvercle 24 et autorisent un déplacement axial en translation du plateau de pression 22 par rapport au couvercle 24. Un disque de friction 26 centré sur l'axe de rotation 28 de l'embrayage est disposé entre les plateaux 20 et 22 et porte sur ses deux faces des garnitures de friction 30 destinées à être serrées entre les plateaux 20 et 22. Le disque de friction 26 est relié par un amortisseur de torsion 32 à un moyeu 34 solidaire en rotation d'un arbre mené 36 coaxial à l'arbre menant 10, cet arbre mené étant par exemple l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Pour le serrage des garnitures de friction 30 et la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre menant 10 et l'arbre mené 36, le plateau de pression 22 est sollicité axialement en direction du plateau de réaction 20 par un diaphragme annulaire 38 monté basculant sur le couvercle 24 au moyen de crochets 40 fixés sur le couvercle 24 par des rivets 42. Le diaphragme 38 comprend une partie annulaire radialement externe 44 formant une rondelle Belleville destinée à exercer une poussée axiale sur le plateau de pression 22, et une partie annulaire radialement interne formée par des doigts radiaux 46 s'étendant en direction de l'axe 28 et destinés à coopérer avec une butée de débrayage non représentée. L'état embrayé est représenté en figure 1. Dans cet état, les garnitures de friction 30 sont serrées entre les plateaux 20 et 22 et un couple de rotation est transmissible entre les arbres menant 10 et mené 36. Pour le débrayage, on exerce sur l'extrémité radialement interne des doigts 46 du diaphragme, une force axiale F qui fait basculer le diaphragme sur ses appuis constitués par les crochets 40 et le couvercle 24, de sorte que le plateau de pression 22 peut être ramené vers le couvercle 24 par les languettes élastiquement déformables précitées. Le disque de flexion 26 n'est plus alors entraîné en rotation par l'arbre menant 10. Dans l'embrayage selon l'invention, le plateau de réaction 20 est solidaire en rotation du volant d'inertie 12 et est déplaçable axialement par rapport à celui-ci grâce aux languettes élastiquement déformables précitées et il est soumis à une poussée axiale exercée par des moyens à ressort tels qu'une rondelle Belleville 48, dont la partie radialement externe est en appui sur le plateau de réaction 20 et dont la partie radialement interne est en appui sur une nervure annulaire 50 continue ou discontinue du volant flexible 12. Le plateau de réaction 20 coopère de plus avec des moyens de butée axiale qui sont portés par le volant flexible 12 et qui comprennent par exemple une première rondelle annulaire 52 solidaire du volant 12 et une seconde rondelle annulaire 54 raccordant la rondelle 52 au plateau de réaction 20. La première rondelle 52 est par exemple fixée sur le volant d'inertie 12 au moyen des vis 14 de fixation de ce volant d'inertie sur l'arbre menant 10. La partie radialement interne de la seconde rondelle 54 comporte des rampes obliques 56 qui s'étendent autour de l'axe 28 de l'embrayage sur des distances angulaires prédéterminées et qui coopèrent par exemple avec des rampes correspondantes de la première rondelle 52 de telle sorte que la rotation de la seconde rondelle 56 sur la première rondelle 52 dans un sens prédéterminé et sur une étendue angulaire correspondant à la longueur d'une rampe se traduit par un déplacement axial de la seconde rondelle 54 en direction du plateau de pression 22 sur une distance sensiblement égale à une usure maximale prédéterminée des garnitures de friction 30 et des surfaces correspondantes des plateaux 20 et 22. La rotation de la seconde rondelle 54 sur la première rondelle 52 dans le sens correspondant au déplacement vers le plateau de pression 22 est assurée par des moyens de ressort non représentés qui sollicitent en permanence la seconde rondelle 54 en rotation dans le sens voulu. La partie radialement externe de la seconde rondelle 54 est engagée dans une rainure annulaire 58 du plateau de réaction 20, cette rainure annulaire étant orientée radialement et comportant une première face radiale 60 du côté de l'arbre menant 10 et une seconde face radiale 62 du côté opposé. La largeur de la rainure annulaire 58 ou distance entre ses faces radiales 60 et 62 est égale à la largeur de la partie annulaire radialement externe de la seconde rondelle 54 augmentée d'un jeu relativement faible, correspondant à une fraction de l'usure maximale prédéterminée des garnitures et des surfaces de friction. A l'état embrayé, la première face radiale 60 de la rainure 58 est en appui sur la partie radialement externe de la seconde rondelle 54 comme représenté en figure 1. Dans cette position, la poussée exercée par le plateau de réaction 20 sur la seconde rondelle 54 empêche celle-ci de tourner par rapport à la première rondelle 52 dans le sens correspondant au rattrapage de l'usure des garnitures et des surfaces de friction. Le fonctionnement de cet embrayage et des moyens de rattrapage d'usure va maintenant être décrit en faisant également référence à la figure 2 dans laquelle la courbe Cl représente la variation de la charge exercée par le diaphragme 38 sur le plateau de pression 22 en fonction de sa déformation axiale ou, si l'on veut, en fonction de la position le long de l'axe 28 de la zone d'appui du diaphragme 38 sur le plateau de pression 22. De même, la courbe C2 représente la variation de la charge axiale exercée par la rondelle Belleville 48 sur le plateau de réaction 20 en fonction de sa déformation axiale (ou de la position, le long de l'axe 28, de la zone d'appui de la rondelle 48 sur le plateau de réaction 20). On remarque que la courbe de la charge axiale Cl du diaphragme 38 est beaucoup plus ensellée que la courbe C2 de la charge axiale de la rondelle Belleville 48 et que les courbes Cl, C2 se coupent au point E'sur une partie descendante de la courbe Cl et en dessous duquel se trouvent des points E et D correspondant aux états embrayé et débrayé respectivement. Au point E, la charge axiale exercée par le diaphragme 38 sur le plateau de pression 22 s'équilibre avec la charge axiale exercée par la rondelle Belleville 48 sur le plateau de réaction 20 et avec la charge axiale exercée par la rondelle 54 sur la face radiale 60 de la rainure 58 du plateau de réaction 20. Dans cet état, quand l'usure des garnitures et des surfaces de friction est nulle, la rondelle 54 est dans sa position axiale la plus éloignée du plateau de pression 22. La pression exercée sur la rondelle 54 par le plateau de réaction 20 empêche cette rondelle de tourner autour de l'axe 28 en dépit des forces exercées sur elle par les moyens de ressort associés. Au fur et à mesure qu'une usure des garnitures et des surfaces de friction se produit, le plateau de pression 22 tend à se déplacer à l'état embrayé, axialement vers le plateau de réaction 20 et le point E est déplacé sur la courbe Cl vers le point E'à l'intersection des courbes Cl et C2. Ce déplacement se traduit par une augmentation de la charge axiale exercée par le diaphragme 38 sur le plateau de pression 22 et par une diminution de la pression exercée par le plateau de réaction 20 sur la rondelle 54. Quand cette pression devient inférieure à une valeur prédéterminée, la rondelle 54 est entraînée en rotation par les moyens de ressort associés dans le sens correspondant à un déplacement axial vers le plateau de pression 22 et vient s'appliquer sur la face 62 de la rainure 58 du plateau de réaction. On parvient ainsi à un équilibre où la force exercée sur le plateau de réaction 20 par la rondelle Belleville 48 est équilibrée par la force de pression exercée par la rondelle 54 sur le plateau de réaction 20 et par la force axiale appliquée au plateau de pression 22 par le diaphragme 38. Au débrayage, le déplacement axial du plateau de réaction 20 vers le plateau de pression 22 compense sensiblement l'usure des garnitures et des surfaces de friction et permet à l'embrayage suivant de maintenir le plateau de pression 22 dans une position constante à l'état embrayé, quel que soit le degré d'usure des garnitures et des surfaces de friction. Pour assurer une plus grande régularité du rattrapage d'usure, on peut avantageusement adjoindre aux moyens de butée axiale formés par les rondelles 52 et 54 des moyens d'armement, par exemple du type roue à rochet ou analogue, dans lesquels un élément est déplaçable entre une position armée où il autorise une rotation de la rondelle 54 sur une étendue angulaire prédéterminée et une position de blocage où il interdit cette rotation, le déplacement de cet élément dans sa position d'armement pouvant être provoqué soit par la force centrifuge, soit par le déplacement axial du plateau de réaction 20 vers le volant d'inertie 12 quand l'usure des garnitures et des surfaces de friction augmente, soit encore par tout autre moyen approprié. De tels moyens de rotation contrôlée sont connus dans la technique et décrits par exemple dans la demande de brevet FR 0014505 de la demanderesse. En autorisant la rotation de la rondelle 54 sur une étendue angulaire correspondant par exemple à 5 ou 10 % de l'étendue angulaire correspondant au rattrapage de l'usure maximale, on maintient une position constante du plateau de pression 22 avec précision à l'état embrayé et on maintient ainsi la constance de l'effort de débrayage. Dans l'exemple représenté en figure 1, les moyens de butée axiale 52,54 se trouvent radialement à l'intérieur du plateau de réaction 20. En variante, ils pourraient se trouver radialement à l'extérieur de ce plateau. De plus, on peut remplacer cet ensemble de rondelles 52,54 munies de rampes par deux éléments filetés, la rotation d'un élément fileté sur l'autre élément fixe se traduisant par un déplacement axial. REVENDICATIONS 1 - Embrayage à friction à dispositif de rattrapage d'usure, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un disque (26) portant des garnitures de friction (30) destinées à être serrées entre un plateau de réaction (20) entraîné en rotation par un arbre menant (10) et un plateau de pression (22) sollicité axialement vers le plateau de réaction par des moyens embrayeurs tels qu'un diaphragme annulaire (38), le plateau de réaction (20) étant monté mobile en translation axiale sur un support (12) entraîné en rotation par l'arbre menant, caractérisé en ce que, pour compenser le décalage axial des moyens embrayeurs vers le plateau de réaction (20) résultant de l'usure des garnitures et des surfaces de friction, le plateau de réaction (20) est sollicité axialement en direction du plateau de pression (22) par des moyens à ressort (48) pour venir en appui sur des moyens de butée (52,54) portés par ledit support et sollicités élastiquement pour se déplacer axialement en direction du plateau de pression sur une distance correspondant sensiblement au décalage axial précité des moyens embrayeurs (38), des moyens étant prévus pour autoriser un déplacement axial des moyens de butée (52,54) quand l'usure des garnitures et des surfaces de friction augmente. 2-Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens embrayeurs (38) agissant sur le plateau de pression exercent sur celui-ci une poussée axiale qui augmente, en fonction de l'usure des garnitures et des surfaces de friction, plus vite que la poussée axiale exercée sur le plateau de réaction (20) par les moyens à ressort (48) associés à ce plateau. 3-Embrayage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée sont du type à vis ou à rampe et sont sollicités en rotation autour de l'axe (28) de l'embrayage par des moyens de ressort. 4-Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens limitant le déplacement axial des moyens de butée (54) à une fraction d'un déplacement correspondant à une usure maximale des garnitures et surfaces de friction. 5-Embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de limitation du déplacement axial des moyens de butée (54) sont portés par le plateau de réaction (20). 6-Embrayage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de butée comprennent une rondelle radiale centrée sur l'axe (28) de l'embrayage et engagée dans une rainure annulaire (58) du plateau de réaction (20), la largeur axiale de cette rainure annulaire déterminant le déplacement axial autorisé des moyens de butée. 7-Embrayage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de limitation du déplacement axial des moyens de butée (54) sont du type à roue à rochet ou analogue. 8-Embrayage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de limitation du déplacement axial des moyens de butée (54) comprennent un élément déplaçable entre une position armée autorisant le déplacement des moyens de butée et une position de blocage interdisant ce déplacement. 9-Embrayage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément est déplaçable en position armée par l'effet de la force centrifuge ou par le plateau de réaction (20). 10-Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de ressort agissant sur le plateau de réaction sont formés par une rondelle Belleville (48) montée entre ce plateau de réaction (20) et son support (12). 11-Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support du plateau de réaction (20) est un volant d'inertie (12). 12-Embrayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le volant d'inertie (12) est un volant flexible.