Brevet FR2843179A1 — publié le 20040206

Domaine de l'invention La présente invention concerne un embrayage à friction notamment pour un véhicule automobile comportant un plateau de pression annulaire qui peut être déplacé axialement avec une surface de fric5 tion annulaire dirigée sensiblement radialement, pour venir en appui contre une surface de friction annulaire correspondante d'une garniture de friction portée par un plateau de support. Etat de la technique Lorsque les garnitures de friction de tels embrayages à fric10 tion sont neuves et non usées, elles ont un coefficient de friction beaucoup plus faible que celui des garnitures déjà usées. Lors de la fermeture de l'embrayage cela peut se traduire par le patinage de la garniture de friction par rapport au plateau de pression car la force d'application du plateau de pression contre la garniture de friction et ainsi également la force 1 5 d'actionnement de l'embrayage sont conçus pour un certain coefficient d'adhérence de la garniture de friction à l'état usé. Pour compenser le faible coefficient de friction de la garniture de friction non encore usée ou rodée, il faut augmenter la force d'application ce qui se traduit par un inconvénient de confort et à une force d'actionnement dont l'amplitude n'est plus nécessaire une fois la garniture de friction rodée, pour actionner l'embrayage par le conducteur. Pour arriver à un rodage plus rapide de la garniture de friction, il est connu de donner au plateau de pression une surface de friction convexe en saillie. On obtient ainsi tout d'abord une surface de friction linéaire aboutissant à une pression surfacique très élevée et à une forte usure. En cas de démarrage brutal, on a tout d'abord une surface de friction très étroite conduisant à un échauffement très rapide du plateau de pression et qui risque facilement de déformer le plateau de pression. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un embrayage à friction du type défini ci-dessus dont la construction soit plus simple et qui permet d'augmenter la force d'application et d'actionnement à l'état neuf pour assurer la capacité maximale de transmission de couple de l'embrayage à friction ou encore et de plus l'invention concerne un ro35 dage rapide de la garniture de friction. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un embrayage à friction du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la surface de friction annulaire ou la surface de friction complémentaire sont formées d'une surface partielle de friction radialement intérieure suivie d'une surface partielle de friction radialement extérieure, et cette surface partielle de friction radialement extérieure dépasse d'une faible dimension axiale en avant de la surface partielle de friction radialement intérieure. Grâce à cette réalisation, la garniture de friction neuve arrive tout d'abord en appui seulement contre la surface partielle de friction, radialement extérieure. Ainsi, on fait immédiatement intervenir une surface de friction annulaire, plate, présentant un rayon de friction moyen important si bien que la pression surfacique de la garniture de friction contre le plateau de pression et ainsi la force d'actionnement nécessaire ne sont pas trop élevées. Pour avoir une augmentation continue de la surface partielle de friction, extérieure, cette surface partielle de friction radialement extérieure présente en partant notamment de la surface partielle de friction radialement intérieure, une forme conique vers son bord radial extérieur. Si la surface partielle de friction radiale extérieure rejoint la surface partielle de friction radiale intérieure par une jonction arrondie ou une gorge, on ne risque pas la formation d'une arête au niveau de la jonction contre la surface partielle intérieure et la surface partielle extérieure de friction au niveau de la garniture de friction ou de la surface de friction. Si le plateau de pression comporte une surface partielle extérieure rendue par usure plane par rapport à la surface partielle inté25 rieure, la garniture de friction sera rodée et présentera le coefficient d'adhérence élevé, requis. L'embrayage se comporte alors comme un embrayage normal avec une surface de friction plane pour le plateau de pression. On obtient également ce résultat si la surface partielle de friction axialement en saillie n'est pas complètement usée ou ne l'est qu'incomplètement et ainsi la surface de friction complémentaire de la garniture de friction prend la forme complémentaire de la surface de friction au regard du plateau de pression par suite de l'usure de la garniture de friction. La surface de friction du plateau de pression s'applique ainsi sur toute son extension radiale, à plat contre la surface de friction de la garniture de friction et répartit toute force d'application sur toute la largeur radiale de la garniture de friction. Pour arriver à un rodage rapide de la surface partielle de friction extérieure, cette surface est axialement en saillie entre environ 0,05 mm jusqu'à 0,2 mm et de préférence d'environ 0,1 mm. On obtient un rodage suffisant avec une augmentation moyenne de la pression d'application si la partie de surface correspondant à la surface partielle de friction extérieure représente entre environ 10 % et 20 % de préférence environ 15 % de toute la surface de friction. Pour obtenir une capacité de transmission particulièrement importante avec un embrayage à friction neuf, il est proposé selon l'invention de réaliser la surface partielle de friction radialement extérieure, axialement en saillie et ne surface partielle de friction radialement intérieure à la fois sur le plateau de pression et sur le volant moteur ou sur un volant moteur à deux masses. Dans le cas d'embrayages multidisques avec plusieurs disques d'embrayage les uns à la suite des autres et 1 5 au moins un ou plusieurs plateaux intermédiaires, la réalisation selon l'invention de la surface de friction peut être prévue avec une surface partielle de friction extérieure et une surface partielle de friction intérieure également sur un ou plusieurs plateaux intermédiaires. Cette réalisation peut être prévue seulement sur une sur20 face de friction ou sur les deux surfaces de friction du plateau intermédiaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un embrayage à friction, - la figure 2 montre une coupe partielle du plateau de pression, - la figure 3 montre une variante de disque d'embrayage, - la figure 4 est une vue d'une plaquette de friction. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, l'embrayage à friction comprend un volant moteur 1 solidaire d'un vilebrequin 2. Dans la zone radiale extérieure du volant moteur 1 on a fixé un couvercle d'embrayage 3 par son bord radial extérieur. L'ouverture centrale 4 du couvercle d'embrayage 3 est traversée par un arbre d'entraînement de boîte de vitesses 5 dont l'extrémité libre tournée vers le vilebrequin 2 est montée à rotation dans un palier 6 prévu à l'extrémité frontale de l'arbre d'embrayage 2. La partie de l'arbre d'entraînement 5 de la boîte de vitesses en forme d'arbre cannelé 7, entre le volant moteur 1 et le couvercle d'embrayage 3 porte une plaque de support 9 munie d'un moyeu 8 de forme correspondante, monté solidairement en rotation mais coulissant axialement; la plaque de support 9 porte dans sa zone radiale extérieure des garnitures de friction 10. Une fourchette de débrayage 12 pivotant autour d'un axe de pivotement 1 1 actionne une butée de débrayage 13 montée à rotation à coulissement axial sur l'arbre 5 de la boîte de vitesses; cette butée de dé10 brayage peut être déplacée contre l'action de la zone radiale intérieure d'un diaphragme annulaire 14. Le diaphragme 14 pivote par sa surface autour d'un palier fixé au couvercle d'embrayage 3, dans la zone médiane du diaphragme; ce palier est constitué par des goujons d'écartement 15 et le diaphragme sollicite par sa zone radiale extérieure un plateau de pres15 sion, annulaire 16, axialement en direction du volant moteur 1. Une surface de friction 17, annulaire du plateau de pression 16 arrive en appui contre la garniture de friction 10 fixée par son dos contre la plaque de support 9. Par l'intermédiaire de cette plaque de support 9, l'une des garnitures de friction 10 sollicite axialement l'autre gar20 niture de friction 10 et presse celle-ci contre une surface de friction annulaire 18 du volant moteur 1. Ainsi les deux garnitures de friction 10 sont serrées entre le plateau de pression 16 et le volant moteur 1 fonctionnant également comme plateau de pression pour réaliser une liaison solidaire en rotation entre le vilebrequin 2 et l'arbre d'entraînement 5 de la boîte de vitesses. Selon une variante de réalisation, le plateau de support 9 peut être réalisé avec des ressorts de progressivité donnant une élasticité agissant dans la direction axiale au cours des opérations d'embrayage et de débrayage. Les ressorts de progressivité assurent grâce à leur souplesse, une prise en douceur des garnitures de friction 10 du fait que la pression du plateau de pression 13 sur les garnitures de friction 10 augmente d'abord progressivement puis chute suivant que l'on embraye ou que l'on débraye. De plus, la garniture de friction 10 peut mieux épouser la surface de friction opposée, le plateau de pression 16 et le volant moteur 1 et compenser un éventuel décalage angulaire entre l'axe de rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et le volant moteur. Les garnitures de friction 10 peuvent être basculées également par les ressorts de progressivité vis- à-vis de la surface de friction antagoniste. Ainsi, pendant l'opération d'embrayage, on peut mieux répartir et mieux transmettre la force d'application sur la zone active c'est-à-dire sur la surface de friction axialement en saillie; ici cette surface est la surface partielle de friction, extérieure 20. La réalisation élastique du plateau de support 9 permet d'éviter les surchauffes locales de la garniture de friction grâce à l'application avantageuse de la garniture de friction 10 contre les surfaces de friction antagonistes 16 et 1. En effet, en particulier au début de l'opération d'embrayage, la partie de la surface de la garniture de friction , dans la direction périphérique, on augmente le contact avec la surface de friction partielle 20, extérieure. La surface de friction 17 du plateau de pression 16 est formée d'une surface de friction partielle 19 annulaire radiale intérieure et ensuite dans la direction radiale, une surface de friction partielle 20, annulaire, radiale extérieure. La surface de friction partielle 20, extérieure est en saillie axialement en direction des garnitures de friction 10, de 1 5 0,1 mm par rapport à la surface partielle intérieure de friction 19. Pour expliciter cette situation, on a exagéré le dépassement axial de la surface partielle extérieure 20 par rapport à la surface partielle intérieure 19. Comme le volant moteur 1 fonctionne également comme plateau de pression avec sa surface de friction 18, on peut également réa20 liser cette surface de friction 18 comme la surface de friction 19 avec une surface de friction partielle, extérieure qui est axialement en saillie vers les garnitures de friction 10, par rapport à la surface partielle de friction intérneure. La figure 2 montre une coupe partielle du plateau de pres25 sion 16 dont la surface partielle extérieure de friction 20 rejoint par la zone transitoire 21, la surface partielle de friction intérieure 19. La zone transitoire 21 est réalisée avantageusement sous la forme d'un congé ou d'une transition en biais. Comme à mesure que progresse l'usure de la garniture de friction 10 on obtient une forme complémentaire, le compor30 tement à la séparation des garnitures de friction 10 lors du débrayage n'est pas influencé de manière négative. La garniture de friction 10 n'a pas tendance à rester accrochée ou à se gripper au niveau de la zone transitoire 21 lors du soulèvement par rapport à la surface de friction opposée ici le plateau de pression 16. La réalisation d'une surface partielle de friction venant axialement en saillie dans la zone radiale extérieure est avantageusement particulière pour des garnitures de friction 10, neuves non encore rodées. Souvent, les garnitures de friction neuves non encore utilisées ont un coefficient d'adhérence y, plus faible que celui des garnitures de friction rodées ou partiellement usées. Pour cette raison, on effectue souvent un meulage des garnitures de friction avant leur montage dans l'embrayage à friction, pour bénéficier pour les surfaces de friction d'un coefficient de friction plus élevé. L'embrayage à friction présente alors même à l'état neuf toute sa capacité de transmission de couple. Dans un embrayage à friction selon l'invention, dans la phase d'embrayage, tout d'abord la surface partielle de friction 20, extérieure du plateau de pression 16 vient en contact avec la garniture de friction 10. La force de compression notamment lors10 que l'embrayage à friction est neuf, est transmise par la surface annulaire formée par la surface partielle extérieure de friction 20 à la garniture de friction 10. Le diamètre moyen de friction augmente. En fonction de l'utilisation de l'embrayage à friction, les surfaces de friction des garnitures de friction 10 qui sont en prise, sont abrasées et le coefficient 1 5 d'adhérence 1u augmente pour atteindre la valeur habituelle. Il est particulièrement avantageux d'appliquer l'invention à des embrayages à friction qui doivent présenter une capacité de transmission particulièrement élevée lors de la première mise en service ou à l'état neuf. Il s'agit en particulier des embrayages de friction utilisés dans le sport automobile car l'unique départ au début d'une course correspond à une sollicitation élevée de l'embrayage. Dans ces conditions il est également possible de réaliser la surface partielle axiale de friction 20 telle que décrite sur la surface de friction 18 du volant moteur 1 ou le cas échéant de la surface de friction d'un volant à deux masses. Dans ce cas il faut substituer la référence 16 représentée à la figure 2 la référence 1. Pour avoir une capacité de transmission particulièrement élevée dans le cas d'un embrayage à friction 9, il est proposé de réaliser une surface partielle de friction 20, radialement extérieure, venant axiale30 ment en saillie selon l'invention et une surface partielle radiale intérieure 19 de friction à la fois pour le plateau de pression 16 et pour le volant moteur 1 ou un volant à deux masses. Dans le cas d'embrayages multidisques avec plusieurs disques d'embrayage placés axialement l'un derrière l'autre et au moins un ou plusieurs disques intermédiaires, la réalisation selon l'invention de la surface de friction 17 avec une surface partielle extérieure de friction 20 et une surface partielle intérieure de friction 19 peut également être envisagée sur un ou plusieurs plateaux intermédiaires. Cette réalisation peut se limiter à une surface de friction ou aux deux surfaces de friction de la plaque intermédiaire. De plus l'embrayage à friction peut être réalisé avec des garnitures de friction 10 appartenant au groupe des garnitures de friction organiques. Cela est particulièrement avantageux pour un comportement d'embrayage en douceur et une exigence de confort élevée. La figure 3 montre en variante un disque d'embrayage dont les garnitures de friction 10 sont des garnitures frittées composées de différents patins de friction 23 rivetés sur le plateau de support 9. Dans ce cas, à la place de garnitures frittées on peut également utiliser des garnitures en céramique, en carbone ou en des matières à base de verre. Du fait de leur forte tenue en température, ces garnitures permettent une application plus appropriée dans les cas o l'opération d'embrayage se prolonge sur une durée assez longue et que l'embrayage patine pendant tout ce temps. De telles garnitures présentent par rapport aux garnitures de friction organiques, en général une dureté plus élevée et une plus grande rigidité. Dans ce cas il suffit fréquemment que la surface partielle extérieure de friction 20, associée de la surface de friction complémentaire du plateau de pression 16, du volant moteur 1 ou d'une plaque intermédiaire dépasse que légèrement. Selon l'invention, on propose un dépassement de 0,1 mm ou même de 0,05 mm comme dépassement axial. Une autre réalisation de l'invention prévoit de donner à la garniture de friction 10, dans sa zone partielle radialement extérieure, une surépaisseur axiale de l'ordre de 0,05 à 0,2 mm. Dans ce cas, selon l'invention, on peut avoir des garnitures de friction de forme annulaire comme cela est fréquemment le cas pour les garnitures de friction de nature organique, avec un dépassement axial prévu sur le côté radial extérieur sous la forme d'un anneau circulaire continu interrompu uniquement par des rainures radiales pour assurer le refroidissement de la garniture ou par des lamages recevant les têtes de rivets. Le passage de la surface partielle de friction, axialement en saillie de la garniture de friction selon un autre développement de l'invention peut également être réalisé de forme étagée, avec un arrondi ou une forme en biais, ce qui est fondé principalement pour des raisons de meilleur démoulage à la fabri35 cation dans des moules. Il est également prévu que la zone radiale extérieure de la garniture de friction et qui est axialement en saillie se situe entre environ % et 20 % et de préférence environ 15 % de la surface totale de la sur- face de friction de chaque garniture de friction 10. Pour transmettre un couple particulièrement élevé, il est avantageux que l'extension radiale de la zone axialement en saillie corresponde sensiblement à environ 10 % de la surface de la garniture de friction. Si l'on utilise des patins de friction 23 c'est-à-dire des garnitures de friction séparées qui se suivent dans la direction périphérique (figures 3 et 4), on propose également la réalisation d'une surface partielle de friction 22, axialement en saillie, dans la zone radiale extérieure de la surface de friction de la garniture de friction. Cette surface est réalisable d'une manière particulièrement avantageuse si le passage 24 de la surface partielle de friction 22 axialement en saillie du patin de friction 23 est droite, comme le montre la figure 4. Cette réalisation permet de réduire le cot de fabrication. Il est particulièrement avantageux d'avoir des garnitures de friction pour lesquelles entre environ 10 % jusqu'à 20 % et de préfé1 5 rence environ 15 % de la surface totale de chaque garniture de friction est constitué par une surface de friction axialement en saillie. Pour augmenter encore plus la capacité de transmission du couple, cette partie de la surface partielle de friction axialement en saillie peut représenter environ % de la surface de friction. Pour les applications pour lesquelles à côté d'un couple particulièrement élevé pour la phase de démarrage on veut également un volume d'usure important et une fiabilité très grande, il est proposé de réaliser les surfaces partielles de friction 20, extérieures non seulement sur le plateau de pression 16 mais également sur le volant moteur 1 et le cas échéant des deux côtés du plateau intermédiaire. La réalisation continue de ce dépassement axial accentue l'effet de concentration de la force de compression sur la surface radiale extérieure de friction. La combinaison de la surface partielle extérieure de friction axialement en saillie selon l'invention du plateau de pression et/ou du volant moteur 1 et/ou d'une plaque intermédiaire le cas échéant, avec une surface partielle de forme axiale correspondante par rapport à la surface de friction de la garniture de friction 10 ou des garnitures de friction 10, dans la zone radiale extérieure permet d'allonger de manière correspondante la durée d'utilisation de cette augmentation de la capacité de transmission de couple selon l'invention même au fur et à mesure de la progression de l'usure de la garniture de friction. Les parties de surfaces correspondant à la partie de la partie radiale extérieure de la surface de friction 20, en saillie du plateau de pression 16 et/ou du volant moteur 1 et/ou de l'éventuel plateau intermédiaire correspondent avec la surface partielle de friction axialement en saillie des garnitures de friction 10. Cette combinaison est possible à la fois avec des garnitures de friction organiques ou non organiques comme par exemple des garnitures frittées, de carbone, de céramique ou de matières à base de verre. Cela peut s'appliquer notamment si la garniture de friction 10 à l'état neuf, lorsque la surface de friction n'est pas encore polie et présente un coefficient d'adhérence,u inférieur à celui de la surface de friction, polie, et quelque peu usée et dans l'augmentation du coefficient de friction p ne résulte que d'une usure significative de la garniture de friction 10. Cela correspond par exemple à la pénétration en profondeur de l'agent de séparation agissant dans le sens de la réduction du coefficient de friction et qui évite au moment de la fabrication de la garniture de friction, son accrochage dans le moule, lorsque cet agent a pénétré dans les couches profondes de la garniture de friction. En particulier, en combinaison avec des ressorts de progressivité, on peut améliorer ici l'usure progressive de la garniture de friction et ainsi une adaptation à l'état de rodage de l'embrayage de friction sans réduire la capacité de transmission de couple. Une autre application permet d'augmenter la durée de vie d'un embrayage de friction par la réalisation selon la présente invention lorsque l'embrayage est neuf. Le diaphragme 14 est un embrayage à friction ne peut exercer la force d'application que dans une plage de basculement très limitée. A l'intérieur de cette plage de basculement, la courbe représentant la force en fonction de la course du diaphragme 14 embrayé, augmente à partir d'une force d'application minimale qui se développe progressivement avec l'usure de la garniture de friction pour atteindre une valeur maximale puis lorsque l'usure se poursuit, diminue de nouveau progressivement. La plage de pivotement maximale que peut assurer le diaphragme 14 à l'état embrayé est atteinte lorsque la force d'application est tombée à une certaine valeur minimale, valeur jusqu'à laquelle est garantie la capacité de transmission de couple. Cette valeur minimale constitue la limite jusqu'à laquelle le plateau de pression 16 peut être pressé en direction de la garniture de friction 10, usée, dont l'épaisseur diminue, par le diaphragme 14 qui bascule. La courbe est voisine d'une parabole ouverte vers le bas. Grâce à la surface partielle de friction axialement en saillie dans la zone radiale extérieure de la garniture de friction 10, cette garniture de friction aura axialement une épaisseur plus grande que celle qui correspond à la réalisation à l'état neuf. Grâce à la plus grande extension axiale de la garniture de friction 10, le diaphragme 14 sera précontraint plus fortement à l'état em5 brayé. La force d'application du diaphragme 14 descend en dessous de la valeur minimale nécessaire car celle-ci est maintenant décalée plus loin que ce qui correspond à la valeur de conception. Comme la force d'application exercée par le plateau de pression 16 n'est transmise que dans la zone partielle radiale extérieure de la surface de friction de la gar10 niture de friction 10, le diamètre moyen de friction et le couple maximum transmissible augmentent de façon correspondante. Il faut tenir compte ici de ce que le diamètre moyen de friction doit augmenter du même coefficient que la force d'application diminue du fait de la précontrainte plus importante du diaphragme 14. Dans cette application de l'invention, il est 1 5 également possible selon les exemples de réalisation précédents, de réaliser une surface partielle de friction 20, extérieure, axialement en saillie du plateau de pression 16 que l'on obtient avantageusement non par une épaisseur axiale plus grande du plateau de pression 16, mais par l'enlèvement de matière de la surface partielle de friction 19 intérieure et par une augmentation correspondante de l'épaisseur axiale des garnitures de friction 10 sur toute la plage d'extension radiale de la surface de friction. Dans ce cas il est également possible de prévoir les combinaisons décrites ci-dessus sur la roue solaire 1 ou sur un plateau intermédiaire ou sur d'autres garnitures de friction 10. Il REVENDICATIONS ) Embrayage à friction notamment pour un véhicule automobile comportant un plateau de pression annulaire qui peut être déplacé axialement avec une surface de friction annulaire dirigée sensiblement radialement, pour venir en appui contre une surface de friction annulaire correspondante d'une garniture de friction portée par un plateau de support, caractérisé en ce que la surface de friction annulaire (17) ou la surface de friction complémentaire sont formées d'une surface partielle de friction (19) radialement inté10 rieure suivie d'une surface partielle de friction (20) radialement extérieure, et cette surface partielle de friction (20) radialement extérieure dépasse d'une faible dimension axiale en avant de la surface partielle de friction (19) radialement intérieure. 2') Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface partielle de friction radiale extérieure est en saillie suivant une forme conique en partant notamment de la surface partielle de friction radialement intérieure vers son bord radial extérieur. ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface partielle de friction radiale extérieure (20) rejoint la surface partielle de friction radialement intérieure par une jonction ou une gorge. ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface partielle de friction radialement extérieure (20) est en saillie d'environ 0,05 mm jusqu'à 0,2 mm et de préférence d'environ 0,1 mm dans la direction axiale. ) Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de surface de la surface partielle de friction (20) extérieure repré35 sente environ 10 % à 20 % et de préférence environ 15 % de la surface totale de friction (17).